Kedua varian menggunakan Parallel Hybrid System. Teknologi ini berbeda dengan Series-Parallel Hybrid yang digunakan pada sejumlah model hybrid Toyota lainnya.
Pada Land Cruiser 300 Hybrid EV, motor listrik ditempatkan di antara mesin bensin dan transmisi otomatis 10-percepatan. Konfigurasi tersebut memungkinkan mesin dan motor listrik bekerja secara bersamaan maupun terpisah sesuai kebutuhan.
Dari sisi performa, Land Cruiser 300 Hybrid EV dibekali mesin V6 3.500 cc twin-turbo berkode V35A-FTS yang menghasilkan tenaga 409 hp dan torsi 650 Nm. Mesin tersebut dipadukan dengan motor listrik bertenaga 48 hp dan torsi 250 Nm.
Secara sistem, kombinasi mesin dan motor listrik menghasilkan tenaga maksimum 457 hp serta torsi 790 Nm. Toyota mengklaim angka tersebut menjadikan New Land Cruiser 300 Hybrid EV sebagai Land Cruiser paling bertenaga yang pernah diproduksi.
Saat melintasi medan pasir, motor listrik dapat memberikan dorongan awal pada kecepatan rendah. Ketika kendaraan membutuhkan tenaga lebih besar, mesin bensin dan motor listrik dapat bekerja bersamaan untuk menghasilkan respons yang lebih kuat.