Verze s poháněnými všemi koly se od klasické zadokolky odlišuje přidaným písmenem D v názvu. Automobilka přichystala celkem tři verze, základem je Model S 60D se dvěma elektromotory o výkonu 191 koní. Elektromobil tedy žene kupředu stádo 382 koní. Akumulátory o kapacitě 60kWh je mají stačit živit po 362 kilometrů. Vyšší verze 85D má stejné pohonné ústrojí, avšak baterie s kapacitou 85 kWh mají stačit až na 475 kilometrů jízdy.
Na vrcholu potom stojí Model S P85D, jehož přední kola roztáčí elektromotor o výkonu 224 koní, zadní kola potom dalších 477. Dohromady přes 700 koňských sil a točivý moment 930 Nm dokáže vůz katapultovat z klidu na 60 mil za hodinu (96 km/h) za 3,2 sekundy. Energie v akumulátoru má potom vystačit na 442 kilometrů.
Tesla také představila nové technologie umožňující jízdu bez řidiče. O řízení se stará sonar monitorující okolí vozu, kamery se schopností čtení dopravních značek, radar a dalších dvanáct senzorů umístěných po bocích karoserie. Vůz zvládne také sám zaparkovat. V plánu má Tesla i vybudování sítě rychlodobíjecích stanic v Evropě, včetně dvou na území Česka. Ty umožní dobít 50 % kapacity baterií za 20 minut. První bude vystavěna u dálnice D8 v blízkosti Ústí nad Labem, druhou Tesla postaví na dálnici D1.