车身的刚性与结构，是衡量被动安全的一个重要标准。Model 3车身采用钢铝混合材质车身框架，可承受更大撞击力，激光焊、电阻焊、铆接、涂胶等多种先进连接工艺也进一步提升了车身的强度。此外，Model 3车头及乘客舱的数个H形防撞结构，可有效降低车辆碰撞事故中车辆变形的风险。乘客舱采用安全的笼型结构，其结构具备多条碰撞传递路径，可对应所有侧面碰撞。
在这个基础上，特斯拉还对A柱和B柱等防撞部位进行了补强设计。A柱左右内板及加强板均采用屈服强度大于1000MPa的热成型材料，钣金料厚均高于同类车型，补强后的A柱能有效减少偏置碰撞过程中车门框架的变形量，使Model 3在IIHS正面40%碰撞测试中取得了优异成绩。而在B柱补强设计上，特斯拉除了在B柱上部增加加强板，另外将边梁内两层加强板用一体成型设计，可对应至少4.5倍以上的整备质量重力，这让Model 3在NHTSA、ENCAP和IIHS的侧面碰撞测试成绩非常出色。
一切严苛碰撞测验的目标，都是为了打造出更安全产品。区别于传统能源车型，纯电动车在安全设计上除了要保障乘员的安全外，同样注重电池的防护。一方面，Model 3电池包内两根纵梁对传统传力纵梁进行替代，保证了碰撞力的有效传递及电池安全。在车身中部主要的变形吸能区，门槛更是采用内贯通的加强梁，在发生侧碰或者柱碰时，能更好地保护车内乘客和电池不受挤压，将碰撞风险降到最低。另一方面，1700Mpa的左右贯通辊压横梁，进一步提升车身结构强度，可有效避免碰撞、挤压对电池的损害，并大大降低挤压乘员舱的风险。