Le groupe motopropulseur associe un moteur essence V6 3,5 litres à double distribution variable VVT-i et deux moteurs électriques pour une puissance combinée maximale de 354 ch. La LS 500h proposera au choix des versions propulsion ou quatre roues motrices.

La puissance du moteur V6 et celle de la batterie du système hybride passent par une boîte de vitesses automatique à quatre rapports avant d’atteindre les roues motrices. Celle-ci à la particularité d’offrir, selon le constructeur, les sensations de conduite d’une boîte à 10 rapports. La LS 500h passe de 0 à 100 km/h en 5,4 secondes. En roulant sur un filet de gaz, elle peut atteindre 140 km/h sans consommer une goutte d’essence.

La LS 500h reçoit une batterie hybride lithium-ion légère et compacte. Plus petite de 20 % que la batterie nickel-hydrure métallique de l’actuelle LS 600h, elle dispose pourtant d’une densité de puissance supérieure. Elle permet aussi d’accroître le volume du coffre de 25 litres (par rapport à l’actuelle LS 600h).

Le recours à la technologie lithium-ion se traduit par un allègement qui contribue à la réduction du poids global, au bénéfice de la consommation, des émissions et de l’équilibre du comportement dynamique.