Secara keseluruhan, tenaga gabungannya mencapai 520 kW (697 hp) dengan torsi puncak 700 Nm, setara dengan spesifikasi terbaru ES8. Kecepatan maksimum SUV ini diklaim mampu menembus 220 km/jam.
Sumber tenaga ES9 berasal dari baterai produksi CATL dengan kapasitas standar 102 kWh. Baterai ini juga mendukung teknologi penggantian baterai khas Nio yang hanya memerlukan waktu sekitar tiga menit, menjadikannya salah satu keunggulan utama di segmen SUV listrik premium.