תצורת הליבה התפקודית של אופניים חשמליים כוללת סוללות, מנועים, מערכות בלימה ומסגרות. תצורות אלו קובעות ביחד את הביצועים וחווית המשתמש של אופניים חשמליים.
אופניים חשמליים משתמשים בדרך כלל בסוללות ליתיום, בעלות מאפיינים של צפיפות אנרגיה גבוהה ותוחלת חיים ארוכה. קיבולות הסוללה הנפוצות כוללות 48V20Ah, 60V20Ah ו-72V38Ah, שיכולות לספק טווח שונה ולהתאים לדרגות שונות של אופניים חשמליים. לדוגמה, לסוללת ה-48V20Ah טווח של כ-60 קילומטרים, מה שהופך אותה למתאימה לנסיעה יומית; טווח הסוללה של 60V20Ah יכול להגיע ל-80-100 קילומטרים, מתאים לרכיבה על אופניים למרחקים ארוכים; טווח הסוללה של 72V38Ah עולה על 100 קילומטרים, מה שהופך אותו מתאים למשתמשים שצריכים לרכוב למרחקים ארוכים.
מבחינת מנועים, אופניים חשמליים משתמשים בדרך כלל במנועי DC או AC עם טווח הספק של 400W עד 1000W. לדוגמה, מנוע 400W מתאים לאופניים החשמליים החדשים בתקן הלאומי, עם מהירות מרבית של 25 קילומטרים לשעה; מנוע ה-600W מתאים לאופנועים קלים חשמליים, במהירות של עד 40 קילומטרים לשעה; מנוע 1000W מתאים לאופניים חשמליים בעלי ביצועים גבוהים, במהירות של מעל 50 קילומטרים לשעה.