O segundo modelo, anunciado em 2009 para a linha da Tesla, foi um sedan de 5 portas, o Model S. O tamanho do novo carro está entre um Mercedes classe S e um classe E, e o design com o seu nariz afiado e curtas protuberâncias dianteira e traseira era de Franz von Holzhausen, originalmente do centro de Design Norte-americano da Mazda.
O interior é feito de materiais ecológicos, incluindo plástico PET 100% reciclável e couro italiano sem chumbo. No painel interior há uma tela de toque de 17 polegadas que centraliza toda a informação, e um serviço 3G que permite ligação contínua à internet, como opcional.
Utiliza um motor de 9 polegadas arrefecido a líquido, recentemente desenvolvido, com baterias de íons de lítio debaixo do assoalho. A bateria está disponível em 3 capacidades, conforme o preço, e o tipo de maior capacidade permite uma distância de condução total de 483 km. Pode ser carregada em uma tomada doméstica e é compatível com 110 V, 220 V e 440 V. Pode ser carregada em 4 horas com 220 V, e em apenas 45 minutos com 440 V.
O desempenho, que mostra o nível superior deste carro, apresenta uma potência máxima de 416 CV e um torque máximo de 60.0 Nm. Mais do que adequadamente esportiva, a aceleração 0-60 é de uns meros 4,4 segundos.

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