De Cadillac ELR is ontwikkeld volgens de nieuwe designfilosofie van het merk. Ten opzichte van de Converj Concept uit 2009 is de productieversie nagenoeg ongewijzigd gebleven met zijn vloeiende koetswerklijn en 20-inch wielen op de hoeken van de carrosserie. De voor Cadillac zo typerende verticale koplamp- en achterlichtelementen maken het plaatje compleet.

De ELR wordt aangedreven door GM EREV-technologie, ofwel een combinatie van een elektromotor met een 1,4 liter benzinemotor, die fungeert als range-extender. Het gezamenlijk vermogen bedraagt 207 pk. De batterij in de ELR is T-vormig en bestaat uit een 16,5 kWh lithium-ion batterijpakket dat zich op de lengteas van de auto bevindt, tussen de voor- en achterwielen voor een optimale gewichtsverdeling.

Het 1,6 meter lange en 198 kg zware accupakket levert energie aan een elektromotor die goed is voor een direct koppel van 400 Nm. Puur op elektrokracht bedraagt de actieradius ongeveer 56 kilometer, afhankelijk van de ondergrond, de rijstijl en de temperatuur. De gecombineerde actieradius is meer dan 480 kilometer. Het opladen van de batterij kan gewoon via het stopcontact of een speciaal laadstation. Opladen duurt dan ongeveer 4,5 uur. Het batterijpakket in de ELR wordt geleverd met 8 jaar/160.000 km garantie.