为了安全，特斯拉对电池实行分级管理，通过监控装置监控电池状态，一直落实到每一节18650电池。在电池两端均设有保险丝，当电池出现过热或电流过大时，保险丝会切断，以此避免因某个电池出现异常情况（过热或电流过大）时影响到整个电池包。每个电池单元和每个电池包也有相应的安全装置。一旦发现某一单位内部出现问题，保险装置都会将其切断与其它电池单元的联系，从而避免殃及池鱼的情况出现。另外，每个电池片之间都有相对独立的空间并由防火墙相隔，即便是单个电池片内部出现了起火的情况，火势也可得到一定控制，不至于迅速蔓延至整个电池包。
特斯拉采用底盘和电池合一的方案，把电池做到底盘上。这样的优点是车内空间大，汽车重点低，操控性好。正面碰撞也不怕，前后都有保护。但是如果遇到对底盘自下往上的冲击，会很脆弱。
特斯拉在NHTSA（美国高速公路安全协会）进行了数次碰撞测试，包括100%正面碰撞、27°角侧面碰撞、75°角侧面柱碰和翻滚碰撞、车顶强度等碰撞测试。在100%正面碰撞测试中，由于特斯拉汽车“发动机舱”内不需要安装动力总成，有足够的空间来安排提高车身强度的结构，可以更好地保护乘员舱及车身下方的电池组。由于电池分布在车底，电机位于后车桥，前部没有动力总成，整车的重量基本都集中在车辆底部和尾部并且重心较低，所以在正面碰撞测试中，车尾并没有出现大幅度抬起的情况。
相比之下，侧面碰撞时电池组会受到过度挤压，对电池的安全性的威胁很大，为此特斯拉在下边梁部分采用了一种铝制的多层结构，可以更好地吸收碰撞能量，据说这种结构理念源自阿波罗飞船在登陆月球时所使用的着陆器。
在柱碰测试中，对于乘员舱的保护，特斯拉驾驶舱保留了63.5%，比沃尔沃V60的情况还要好。在车尾装配有两根防撞梁，以减小追尾时后部的变形。但是尽管这样，特斯拉在使用中还是发生了几次火灾。今年7月4日，特斯拉ModelS车型在洛杉矶发生罕见事故，高速行驶的ModelS撞上灯柱后，完全解体成两半，随后电池起火烧毁车体。有的分析认为：“从零部件供应体系上看，为了降低成本，特斯拉直接采用了已经规模化生产的其他品牌的零部件进行集成。这种模式对产品在使用过程中的可靠性和安全性影响是巨大的。”
在另一起事故后，马斯克发表声明说，车辆起火是因车辆底部的电池保护罩被硬物刺穿，强烈的撞击使得刺穿的峰值力超过25吨，把6.35毫米的车底护板打了一个直径76.2毫米的洞。随后，电池总成前部的通风孔开始向外释放热量并起火，当消防员赶来时，采取了传统的灭火方式，进而导致起火面积变大，后来使用干粉灭火器才将火势控制。由于电池总成内部为每个电池模块都建立了单独的防火墙，因此，火势没有蔓延至其他部分。报警系统也及时通过各种声音和图示警告驾驶员尽快离开车辆。在这起事故中，驾驶员没有受伤。看来，我们也要学学如何扑灭电动汽车火灾。
电池起火不是特斯拉特有的问题，然而不管怎么说，电动汽车的安全还是需要进一步解决的问题，包括材料选择、结构加固、软件管理等。
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