Chevrolet Volt стала первым серийным автомобилем, оснащённым силовой установкой типа plug-in hybrid. Изначально она задумывалась как полностью электрическое транспортное средство, но горький опыт с производством электрокара GM EV-1 (1996-1999) заставил руководство корпорации разработать альтернативную систему привода, чтобы сократить время работы машины без подзарядки. Узнав о планах компании Toyota переделать гибридную модель Prius по новой схеме, исключающей механическую связь бензинового мотора с колёсами, вице-президент GM Роберт Лутц объявил о намерении создать аналогичный автомобиль с нуля и вывести его на рынок к 2010 г. - раньше, чем это сделают японцы. Инженерам была поставлена задача довести запас хода на электротяге до 40 миль (64 км) с возможностью его увеличения за счёт бензина или другого топлива. По результатам исследований, ежедневный маршрут у 70% американцев не превышал этой цифры.

В 2007 г. на автосалоне в Детройте был представлен прототип Chevrolet Volt. Он имел 5-дверный кузов с интегрированной рамой, электромотор мощностью 160 л.с. с приводом на передние колёса и 1-литровый рядный 3-цилиндровый двигатель с турбонаддувом, мощностью 71 л.с., выполняющий функцию генератора для подзарядки литий-ионных аккумуляторов. Система E-Flex предусматривала возможность получения электроэнергии как от обычной розетки, так и от различных видов топлива: бензина, дизельного топлива, биодизеля, чистого этанола (E100) или этанола E85. При заполненном топливном баке объёмом 45 л. запас хода составлял более 1000 км при среднем расходе 4.7 л/100 км. Стилистически концепт 2007 г. отличался большими 21-дюймовыми колёсами, короткими свесами, высокой поясной линией и остеклением крыши, верхней части дверей и багажника прозрачным поликарбонатом GE Plastics. 

Chevrolet Volt поступила в свободную продажу в США в декабре 2010 г., а через год дошла и до европейского рынка. Она получила такие награды, как Североамериканский автомобиль года-2011, Европейский автомобиль года-2012 и "Зелёный" автомобиль года-2011. Первое поколение модели вместе с её двойником Opel Ampera выпускалось с 2010 по 2015 гг. Во внешнем оформлении Chevrolet Volt сохраняла сходство с концептом 2007 г., но пропорции кузова были изменены из соображений эргономики, безопасности и аэродинамики. Коэффициент лобового сопротивления удалось снизить с 0,43 до 0,28. Из-за высокого трансмиссионного туннеля салон был 4-местным. Все данные о работе машины выводились на два жидкокристаллических дисплея, а кнопки управления находились на руле и консоли. В стандартную комплектацию входили усилитель руля, полный электропакет, климат-контроль, круиз-контроль, система StabiliTrak, спутниковое радио и навигация.

Ради снижения расходов в основу Chevrolet Volt была положена глобальная переднеприводная платформа GM Delta II от Chevrolet Cruze, с колёсной базой 2685 мм. На неё была установлена гибридная система GM Voltec, состоявшая из электромотора мощностью 150 л.с., рядного 4-цилиндрового двигателя EcoFLEX объёмом 1398 см3 и мощностью 84 л.с. и блока литий-ионных аккумуляторов Compact Power (CPI) от LG Chemical, ёмкостью 16.5 кВт и весом 200 кг. Подзарядка батарей осуществлялась тремя способами: от внешнего источника (розетки), с помощью бензинового двигателя (который автоматически запускался при полностью разряженном аккумуляторе) и за счёт системы рекуперации тормозной энергии. Запас хода на электротяге составлял от 40 до 80 км, а в комбинированном цикле с полным баком - 609 км.