在雷克萨斯RX450h上搭载的是一台与RX350车型同样的3.5L自然吸气V6发动机，这款采用阿特金斯循环的发动机最大功率183kW，功率相比普通3.5L发动机有所降低，但燃烧效率却得到提高。显然，雷克萨斯的工程师将更多的精力放在RX450h的混合动力系统上，分布在前后轮驱动轴上的两台电动机驱动系统总功率为173kW，使整个动力系统的扭矩及其输出区间得到进一步延伸。此外，废气热能循环在冷启动时将部分尾气热量回收，用于加热冷却液，以便发动机尽早进入正常工作温度后停转，之后采取电动状态以达到省油目的。

雷克萨斯RX450Gh混合动力模式和原理与前一代一致。轻柔起步时，发动机不参与工作，主要由前电动机驱动车轮，后电动机作为辅助。此时车辆可以实现真正的0油耗0排放，在电池电力充足的情况下，EV纯电动模式可以支持车辆在40Km/h以下速度续航。当电池电量不足、急加速或者时速高于40Km/h时，发动机即被激活并与前电动机共同驱动前轮，同时为蓄电池充电，后电动机只在必要时做出驱动力的调整。此时车辆进入ECO经济驾驶模式，只要不深踩油门并保持稳定速度巡航，经济驾驶模式就可以一直保持。松开油门，电动机会将车轮的动能回收转化为电能储存在电池组中。配合CVT无级变速箱的流畅传递，RX450h的起步安静而轻盈，略显迟缓的加速感只是一种谦逊的假象。只需深踩油门，伴随发动机低沉的怒吼之后，3.5L发动机所应有的强大动力储备会源源不断的传递出来。7.8秒的0-100Km加速时间并不是证明RX450h真正价值的数字。RX450h根据欧洲标准测试出的综合油耗是7升/百公里，注意这可是综合油耗，对于一款3.5L排量的SUV来说这样的油耗表现绝对值得称赞。