По словам представителя Tesla, грузовики этой марки способны проезжать по 1,6 млн км без необходимости замены тяговой батареи. В среднем, транспортные компании закладывают расчётный ресурс одной машины в диапазоне от 800 000 до 1,6 млн км, поэтому Semi в этом отношении им подходят. Грузовик рассчитан на зарядку от сверхмощной станции в 1,2 МВт, которая позволяет ему восстановить до 60 % заряда за 30 минут. Такого запаса энергии хватит примерно на 480 км пути с грузом. К началу следующего года по всей стране будут построены 46 станций зарядки для грузовиков Tesla мощностью по 1,2 МВт. Кроме того, в будущем у Semi может появиться возможность индукционной беспроводной подзарядки, как у беспилотных такси Cybercab.
Tesla смогла на 7 % улучшить аэродинамические характеристики предсерийных грузовиков Semi. Они в прежнем варианте могли похвастать коэффициентом лобового сопротивления 0,4, более низким по сравнению с Bugatti Veyron, а теперь он стал ещё ниже. Колёсная база младшей версии Semi с запасом хода 520 км тоже была укорочена относительно первоначального варианта, что позволило ему получить радиус разворота, сопоставимый с легковыми электромобилями Model 3 и Model Y.
Многие компоненты Semi делит с электрическим пикапом Cybertruck, включая аккумуляторные ячейки типоразмера 4680 и 48-вольтовую архитектуру вспомогательных систем. Она позволяет сократить массу проводки, что для электромобиля выливается в увеличение запаса хода при прочих равных условиях. Учитывая специфику эксплуатации, Tesla наделила грузовики Semi способностью подпитывать полуприцепы с рефрижератором не силами отдельного дизельного генератора, а от аккумуляторной батареи тягача.
С точки зрения управления Tesla сохранила механический рулевой вал, но снабдила его электроусилителем. Тормоза остались гидравлическими, но управляет ими электроника, позволяя синхронизироваться со стандартными полуприцепами стороннего производства. Трансмиссия тоже оптимизирована с учётом источника тяги. При старте и движении на подъёмах задействована передняя из двух ведущих осей, а при движении на «крейсерских» скоростях по шоссе используется более эффективная с точки зрения расхода электроэнергии вторая ось. Кабина получила полностью опускающиеся боковые стёкла, через которые удобно проводить оплату и осуществлять другие привычные для водителя манипуляции с объектами дорожной инфраструктуры. На предприятии в Неваде Tesla намеревается выпускать до 50 000 электрических грузовиков Semi в год.