Für die Tretunterstützung sind am E-Bike zusätzlich zur normalen Fahrradausstattung einige spezielle Komponenten für den Elektroantrieb nötig. Der Elektromotor, der Akkumulator, der Sensor für die Erkennung der Kurbelbewegung durch den Fahrer und die Steuerelektronik für den Motor stellen das Antriebssystem dar. Die Einstellung des Motors erfolgt zum Teil durch den Fahrer. Die dafür benötigten Bedienelemente sollten möglichst einfach und übersichtlich sein und alles Wichtige anzeigen wie den Ladezustand der Batterie, den gewählten Unterstützungsgrad und die aktuelle Geschwindigkeit.

Bei den Motoren werden fast ausschließlich Gleichstrommotoren verwendet. Es kommen Motoren mit und ohne Getriebe sowie Motoren mit sogenannten Bürsten und bürstenlose zum Einsatz. Die Kontaktblöcke der Bürstenmotoren unterliegen einem gewissen Verschleiß, der jedoch innerhalb eines Fahrradlebens kaum zum Tragen kommen wird. Dennoch betonen manche Hersteller besonders, dass sie bürstenlose, also wartungsfreie Motoren verwenden. Der Motor kann an drei Stellen am Rad verbaut sein, als Nabenmotor vorne oder hinten oder als Kurbelwellenmotor am Tretlager. Der Frontmotor zieht also das Rad vorwärts. Vorderradnabenmotoren werden primär dann eingesetzt, wenn das Fahrrad konstruktiv nicht verändert werden soll. So kann auch ein normales Rad mit relativ wenig Aufwand in ein Pedelec verwandelt werden. Die Fahreigenschaften werden durch den Vorderradnabenmotor aber auch am deutlichsten beeinflusst. Eine etwas schlechtere Traktion durch die geringe Achsenlast, v.a. auf losen, sandigen Untergründen und ein leicht verändertes Lenkverhalten sind die Nachteile. Wird das Fahrzeug nur auf solchen Untergründen benutzt, ist ein Hinterradmotor vorzuziehen. Es gleicht sich allerdings dann aus, wenn das Rad hinten schwerer beladen wird.

Bei Antrieben, die im Vorderrad eingespeicht sind, ist der Einbau eines Nabendynamos nicht möglich. Großer Vorteil der Nabenantriebe sind die gegenüber Tretlagerantrieb deutlich geringeren Reparaturkosten, sollte es einmal zu einem Defekt kommen. Auch die Weiterfahrt als normales Fahrrad ist jederzeit bei eingebautem Freilauf möglich. Fast bei allen Modellen mit Vorder- oder Hinterradantrieb ist der Umbau auf einen neuen Fahrradrahmen problemlos möglich, so können Sie Ihren Elektroantrieb auch Jahre später noch mit einem neuen Fahrrad genießen.

Ein weiterer Vorteil von Nabenmotoren ist der geringere Verschleiß, da die Umwandlung der elektrischen Energie in mechanische direkt im Laufrad selbst erfolgt und keine weiteren Fahrradkomponenten in die Übertragung der Motorkraft involviert sind. Die Heckmotoren treiben direkt das Hinterrad an und schieben das Rad. Der Hinterradnabenantrieb wird von den Herstellern als die Variante mit den besten sportlichen Fahreigenschaften verstanden. Der Akku wird oft platzsparend und nicht störend am Gepäckträger untergebracht. Meistens kann der Hinterradnabenmotor allerdings nicht mit einer Nabenschaltung und der beliebten Rücktrittbremse kombiniert werden. Der Hinterradausbau wird erschwert. Ein Nabendynamo kann verwendet werden.

Der Mittelmotor überträgt seine Hilfe zum Hinterrad ganz einfach über die Fahrradkette. Somit werden keine speziellen Vorder- oder Hinterräder benötigt. Alle gängigen Fahrradschaltungen und ein Nabendynamo lassen sich einbauen, auf eine Rücktrittbremse muss aber verzichtet werden. Der Akku sitzt hier direkt auf dem Motor.Somit gibt es keine langen Verkabelungen. Der an der Tretkurbel ansetzende Mittelmotor erfordert zwar eine spezielle Rahmenkonstruktion, ermöglicht aber auch eine optimale Gewichtsverteilung und eine Vielfalt an Möglichkeiten, Motor und Akku optisch ansprechend im Rahmen zu integrieren.

Diesem Umstand sollte durch eine stabile Konstruktion des Rahmens und stabilere Komponenten Rechnung getragen werden. Antriebe, die im Tretlager integriert sind, bewirken ein sehr stabiles Fahrverhalten des Fahrrades. Dieser Antrieb hat sich als sehr zuverlässig herausgestellt, da es wenig Fehlerquellen gibt. Die meisten Modelle haben jedoch den Nachteil, dass sie bei einem Defekt nicht mehr als reines Fahrrad benutzt werden können, d.h. sie müssen geschoben werden. Manche Motoren gestatten eine Rückgewinnung der Energie, auch Rekuperation genannt. Der Motor wird dann beim Bremsen zum Generator. Das geht nur, wenn der Motor keinen Freilauf hat. Mittelmotoren, bei denen zusätzlich zum Freilauf die Kraft über die Kette übertragen wird, sind daher von dieser Funktion per se ausgeschlossen.

Entscheidend für das Fahrerlebnis ist vor allem, ob der Motor für die jeweilige Anwendung ausgelegt ist. Das kann bedeuten, dass ein für die zügige Fahrt im flachen oder nur leicht hügeligen Gelände ausgelegter Motor dort auch perfekt funktioniert. In bergigem Gelände offenbart er dann jedoch Schwächen, weil er bei geringen Geschwindigkeiten zu viel Wärme produziert und überhitzt. Andererseits können Motoren, die nur für ein Gesamtgewicht bis ca. 100 kg ausgelegt sind, streiken, wenn man sie an einem schwer beladenen Pedelec zum Einsatz bringen will. Ein für diesen Zweck optimierter Motor wird dagegen zu schwer sein, um für einen Fahrer in Betracht zu kommen, der sein Rad für die Stadt, den Weg zur Arbeit oder für Ausflüge ins Umland nutzen will.