회생제동은 발전기식 회수 방법에 속한다. 즉, 운동에너지를 전기에너지로 다시 회수하여 배터리 등에 다시 저장하는 것을 의미한다. 발전제동시 발생하는 전기에너지를 배터리에 저장하거나 전원으로 되돌려보내는 식으로 재사용이 가능하게 구성하면 회생제동이 된다.
거의 대부분의 전기자동차, 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차와 같은 전기모터 동력 장치가 탑재된 차량 및 일반적인 전기기관차와 전동차처럼 전용 모터드라이브까지 같이 붙는 시스템은 본질적으로 회생제동이 가능한데 왜냐하면 기본적으로 회생제동에 필요한 모든 장비들이 다 달려있기 때문이다. 종류를 막론하고 거의 모든 전기 모터들은 반대로 발전기로 운용하는 것도 가능하기 때문에 전기자동차는 모터 → 모터 드라이브 → 배터리로, 전기기관차는 모터 → 모터 드라이브 → 전원으로 회생제동 사이클이 구성 된다. 전동기와 발전기는 동작 원리가 같다. 전동기는 전기에너지를 운동에너지로 바꾸고 발전기는 운동에너지를 전기에너지로 바꾸고 변환 방향만 서로 반대일 뿐이다.
인버터 기반 시스템, 혹은 직류 전동기로부터 얻는 회생전력은 전부 직류다. 이렇게 하는 이유는 전원의 주파수는 고정되는데 교류전동기의 회전수가 주파수를 따라가므로 가변속을 하려면 실시간으로 주파수 변환이 이루어져야 하기 때문이다. 그래서 일단 직류로 갈아엎고 이를 스위칭해서 원하는 주파수의 교류를 전동기로 공급하며, 전동차도 교류를 수전받는 경우에는 직류로 변환해서 인버터로 집어넣는다. 반대로 인버터가 전동기를 회생제동 운전하여 나오는 회생전류도 직류이며, 전동차는 이를 컨버터를 통해 다시 교류로 변환해서 전력망으로 보낸다. 전기자동차와 같은 배터리, 혹은 수소차 같은 화학발전 기반 시스템들은 본질적으로 직류전원이므로 인버터만 있어도 구동과 발전이 전부 가능하며 컨버터가 필요하지 않다.
최근에는 스마트 회생제동 시스템이 개발되기도 했다. 레이더를 활용하여 도로 경사 및 전방 차량의 속도, 거리 차이를 분석해 자동차가 스스로 회생제동량을 결정한다. 차량을 운행하는 데 있어 앞차와의 간격이 줄어들면 운전자가 풋브레이크나 패들쉬프트를 조작하여 속도를 줄이지 않아도 자동으로 회생제동을 걸어 감속시켜준다. 이를 통해 불필요한 브레이크 조작이 약 80% 이상 줄어 운전자의 피로도가 낮아진다. 또한, 쓸데 없는 가감속을 피하기에 실제 연비를 약 1.7% 개선할 수 있다. 이 기술의 상용화로 테슬라 모델 3과 같은 최신의 전기자동차를 운행하는 차주들은 대체로 회생제동에 익숙해지면 악셀 페달만 밟아가면서 운전을 하는 추세다. 물론 그 반작용으로 브레이크를 자주 밟지 않아서(=디스크를 자주 갈지 않아서) 브레이크 패드에 녹이 빨리 스는 경우도 종종 나타난다. 물론 이건 브레이크 자체의 결함이라기보다는 회생제동의 등장으로 인한 운전습관 변화가 그 원인이라고 볼 수 있고, 브레이크 패드의 소재를 바꾸는 것이 해결법이다.
물리 브레이크의 노후화를 피하려 드럼 브레이크로 회귀하려는 움직임도 보인다. 드럼 브레이크는 밀폐형이라 자주 쓰지 않아도 기능고장이 덜하며, 가격도 저렴한데다 적절한 제동력까지 가졌기 때문이다. 가령 폭스바겐 ID.4는 후륜을 드럼 브레이크를 채용하였다. 드럼 브레이크가 발열에 취약하다는 약점은 회생제동을 통해 해결이 가능하다. 더불어 드럼 브레이크는 분진이 내부에 쌓이므로 뒷처리가 편리한 장점이 있다. 물론 회생제동 시스템과 디스크 브레이크 동시에 썼을 때 (물리 브레이크 개입이 적으므로) 분진 발생은 유의미할 정도로 줄어든다. 다만 조금이라도 분진을 줄일 수 있다는 장점에 주목할 제조사도 있을 것이다.
흔히 회생제동을 사용하는 전기차, 하이브리드 차량들은 물리브레이크를 거의 쓰지 않는 것으로 오인하곤 하는데, 원페달 드라이빙을 사용하는게 아니라 브레이크 페달을 사용하여 제동을 한다면 특정 차량을 제외하고는 물리 브레이크가 무조건 함께 작동되도록 되어있다. 제동 압력을 만들어주는 시스템이 유압식에서 전자식으로 바뀌었을 뿐, 물리적으로 제동장치와 페달은 연결되어있기 때문에 브레이크를 사용하면 물리 브레이크도 함께 작동한다.
