Že máte co dočinění s ekologickou verzí poznáte již na první pohled, a to by sedan střední třídy nemusel ani nést znáček Eco Hybrid, respektive Eco Plug-in. Přední maska je vybavena aktivním krytem, který reaguje na změnu rychlosti vozidla. Oproti spalovací Optimě jsou jiné také nasávací otvory v předním nárazníku, tvarování zadního nárazníku, difuzor a disky kol s aerodynamickou optimalizací. Výsledkem je koeficient odporu vzduchu cx = 0,24, což je na úrovni Tesly Model S. Dobře vypadají také LED diodová světla, jejich vliv na aerodynamiku je ale diskutabilní.
Kabina obou ekologických modelů se od standardu zase tolik neliší, prakticky jedinou opravdu výraznou vzhledovou změnou je specifické provedení přístrojového panelu. Multimediální systém UVO využívá navigaci, bezdrátové připojení k internetu nebo rozhraní Apple CarPlay i Android Auto, u plug-in hybridu má navíc navigace zabudovaný algoritmus, ukazující nejbližší místo s možností nabíjení. Vytříbený zvuk na cestách přináší audiosystém Harman Kardon QuantumLogic s technologií Clari-Fi, prostorovým zvukem a deseti reproduktory.
Pohon Optimy PHEV má na starosti dvoulitrový čtyřválec GDI o výkonu 156 koní při 6000 ot./min, spřažený se šestistupňovou automatickou převodovkou. Do ní je zabudován elektromotor o výkonu 68 koní, přičemž čistě na jeho sílu může Kia ujet až 43 kilometrů. Celkově je přitom auto schopno ujet 965 kilometrů. „Šťávu“ elektromotoru dodávají lithium-iontové polymerové akumulátory o kapacitě 9,8 kWh, umístěné za zadními sedadly.
Nabití baterie zabere při použití zásuvky 240 V méně než tři hodiny, zásuvka 120 V znamená nabití za méně než devět hodin. Dobíjení je možné rovněž ve vyšších rychlostech, a to skrze režim Charger (vedle něj je dostupný ještě hybridní a elektrický režim). Součástí celého ústrojí je i regenerativní brzdění.
Optima Hybrid má pod kapotou stejný dvoulitrový čtyřválec o výkonu 156 koní, avšak spárovaný s hybridním startér generátorem a šestistupňovým automatem. Místo měniče točivého momentu je spojka a elektromotor o výkonu 52 koní, celkově pak sedan nabídne 196 koní při 6000 ot./min. Lithium-polymerové akumulátory, uložené pod podlahou kufru, mají kapacitu 1,62 kWh a umožňují také krátký elektrický dojezd.
Za účelem dosažení co nejnižší spotřeby mají obě Optimy asistent Eco-DAS, zahrnující aplikaci Coasting Guide, která říká řidiči, kdy je dobré vsadit na takzvané plachtění. Z elektronických asistentů jsou k dispozici autonomní brzdění, adaptivní tempomat, sledování mrtvého úhlu, přednárazový systém nebo varování při opuštění jízdního pruhu.