为了安全，特斯拉对电池实行分级管理，通过监控装置监控电池状态，一直落实到每一节18650电池。在电池两端均设有保险丝，当电池出现过热或电流过大时，保险丝会切断，以此避免因某个电池出现异常情况（过热或电流过大）时影响到整个电池包。每个电池单元和每个电池包也有相应的安全装置。一旦发现某一单位内部出现问题，保险装置都会将其切断与其它电池单元的联系，从而避免殃及池鱼的情况出现。另外，每个电池片之间都有相对独立的空间并由防火墙相隔，即便是单个电池片内部出现了起火的情况，火势也可得到一定控制，不至于迅速蔓延至整个电池包。
特斯拉采用底盘和电池合一的方案，把电池做到底盘上。这样的优点是车内空间大，汽车重点低，操控性好。正面碰撞也不怕，前后都有保护。但是如果遇到对底盘自下往上的冲击，会很脆弱。
特斯拉在NHTSA（美国高速公路安全协会）进行了数次碰撞测试，包括100%正面碰撞、27°角侧面碰撞、75°角侧面柱碰和翻滚碰撞、车顶强度等碰撞测试。在100%正面碰撞测试中，由于特斯拉汽车“发动机舱”内不需要安装动力总成，有足够的空间来安排提高车身强度的结构，可以更好地保护乘员舱及车身下方的电池组。由于电池分布在车底，电机位于后车桥，前部没有动力总成，整车的重量基本都集中在车辆底部和尾部并且重心较低，所以在正面碰撞测试中，车尾并没有出现大幅度抬起的情况。
相比之下，侧面碰撞时电池组会受到过度挤压，对电池的安全性的威胁很大，为此特斯拉在下边梁部分采用了一种铝制的多层结构，可以更好地吸收碰撞能量，据说这种结构理念源自阿波罗飞船在登陆月球时所使用的着陆器。
