La guida autonoma è un punto di forza della gamma Tesla. Il costruttore americano monta su tutti i modelli presenti in gamma componenti software e hardware per offrire un'elevata automazione al volante. Grazie all'abbinamento tra telecamere, radar e ultrasuoni, la Tesla Model S è in grado di guidare in maniera autonoma in diverse situazioni e affrontare svincoli autostradali o percorsi urbani. Bisogna però ricordarsi che si tratta sempre di sistemi di ausilio alla guida e non di un vero e proprio pilota automatico; negli Stati Uniti per un uso errato del sistema, ovvero guardare un film mentre l'auto guidava in autostrada, un automobilista al volante di una Tesla ha perso la vita in un'incidente.