據報道，根據日經新聞與東京分析師公司Intellectual Property Landscape聯合開展的一項專利申請和披露研究，特斯拉從2003年成立到2021年3月份，一共累積580多項專利。大多數專利（281項專利）可歸類為電機專利，接着是168項與運輸有關的專利。運輸相關專利也包括用戶操作。與用戶體驗有關的專利增加顯著。
2018年，特斯拉申請了一項轉向系統專利。該專利允許用戶通過觸摸屏操控汽車。用戶可以在屏幕上一滑動或點擊的手勢來控制車輛，並且用戶還可以獲得觸覺反饋，就好像按下了一個真正的按鈕一樣。
2019年，特斯拉又申請了智能召喚功能的專利。這項在同年推出的創新功能允許用戶將汽車切換到Autopilot模式，以召喚車輛或自動泊車，哪怕用戶自己不在車內。
特斯拉的第三大專利（71項）可以歸類為半導體，其中也包括太陽能電池。2016年，特斯拉收購太陽能發現創業公司SolarCity。2017年，特斯拉將公司名稱從原先的“Tesla Motors”改為“Tesla”。
從那時起，特斯拉已經從一家電動汽車製造商擴展成為一家專註於電池的能源公司。特斯拉擁有多項防潮太陽能電池的專利，以及像普通屋頂瓦片一樣的太陽能電池板專利。
今年5月份，特斯拉披露了2020年提交的可伸縮太陽能車蓋專利申請。業界猜測，該可伸縮太陽能車蓋可能用於2019年首次亮相的Cybertruck上。
計算機技術是特斯拉的第四大類專利，共有60項。一直到2017年底，特斯拉每年在這一類別下申請的專利數還不到10項。之後，特斯拉在2018年申請了18項計算機技術相關類別，又在2019年申請了19項同類別專利。計算機技術相關專利每年增加的速度超過了運輸相關專利每年增加的速度。
其中，大多數計算機技術相關專利涉及自動駕駛的機器學習。該專利申請包括處理人工智能錯誤的系統，以及自動駕駛數據加密技術等。這表明，特斯拉正在安全領域投入資源。
特斯拉一直在招聘在蘋果和其他大牌芯片製造商有豐富工作經驗的知名工程師。新招聘的人員已幫助特斯拉啟動了自動駕駛芯片的研發。
2019年，特斯拉宣布自主開發了一款處理單元，稱為“完全自動駕駛計算機”（FSD）。FSD的性能優於特斯拉先前從英偉達採購的GPU性能。從2019年春季開始，特斯拉交付的車輛均配備了FSD。
FSD每秒可計算144萬億次操作。對此，特斯拉稱將使得完全自動駕駛稱為可能。2019年，特斯拉收購美國創業公司DeepScale，後者為自動駕駛汽車開發環境識別技術。
自動駕駛開發商，如谷歌母公司Alphabet旗下的Waymo，通過採用激光雷達傳感器（LiDAR）來識別障礙物。LiDar是一種採用發送激光脈衝的方法來確定物體的存在、形狀和距離的技術。但特斯拉的首席執行官伊隆·馬斯克（Elon Musk）堅持認為，LiDar成本太高。
相反，特斯拉正在開發使用攝像頭錄像和機器學習來測量障礙物距離的技術。因此，特斯拉在這方面的專利數量也有所增加。
汽車軟硬件一體化一直是馬斯克的基石戰略。特斯拉的車輛通過“OTA”升級定期更新，甚至，連完全自動駕駛也可以通過軟件更新得以實現。
另外，特斯拉的專利組合中還有29項熱處理及設備相關的專利，該類別專利數量排在第八位。雖然專利數量不多，但專利的內容證明了特斯拉在保持其競爭優勢方面的實力。
Intellectual Property Landscape的首席執行官山內明（Akira Yamauchi）表示，熱控制“是延長電動汽車續航里程的一項關鍵技術”。
電池產生的熱量會極大地影響電動汽車的性能。熱量累積也會影響車輛的安全性。特斯拉汽車從一系列小型圓柱形鋰離子電池獲得能量，這意味着控制熱量至關重要。
Intellectual Property Landscape在基於引用次數和多功能性來比較不同公司的熱控制專利數據時發現，特斯拉的帶有冷卻劑迴路的熱管理系統相關專利數量名列前茅。
特斯拉在熱管理方面的優勢來自於其得意之作Octovalve，該部件可以將電池產生的熱量重新分配到車輛的其他部分，包括空調系統。Octovalve率先用於去年上市的Model Y。
車輛通常逐個部分地調節熱量，但特斯拉的目標是優化整車的熱量調節。冷卻劑迴路專利便是該整車熱量管理的基礎。
山內明說：“從專利數量和內容上來看，特斯拉在製造方面正在穩步提升。”
在特斯拉的專利申請中，作為發明者出現次數最多的名字是弗朗茨·馮·霍爾茲豪森。霍爾茲豪森是特斯拉的首席設計師，曾就職於馬自達汽車。霍爾茲豪森一人貢獻了大約80項設計專利。他曾曾與過Model S的儀錶盤顯示屏設計，和Model X上的鷹翼門設計。