Toyota Prius Plug-in Hybrid przez wielu analityków jest uważana za najbardziej wydajny model wykorzystujący silnik spalinowy. Liftback segmentu D jest napędzany układem hybrydowym nowej generacji z silnikiem benzynowym 1.8 l i elektrycznym o łącznej mocy 122 KM. Wydajniejszy napęd oraz dwukrotnie bardziej pojemna bateria trakcyjna zapewniają zasięg na samym silniku elektrycznym do 50 km. Prędkość maksymalna dostępna bez uruchomienia silnika benzynowego (EV) wynosi 135 km, co sprawia, że Prius Plug-in Hybrid może na co dzień pełnić rolę samochodu elektrycznego, jednak bez obawy o rozładowanie baterii i unieruchomienie samochodu.

Auto zużywa średnio 1 l/100 km benzyny oraz emituje tylko 23 g/km CO₂. Po wyczerpaniu energii naładowanej z zewnętrznej sieci układ hybrydowy zapewnia tę samą wydajność i oszczędność co napęd Priusa 4. generacji. Baterię trakcyjną można także doładować w czasie jazdy – w tym trybie po przejechaniu kilkudziesięciu kilometrów uzyskuje się poziom naładowania 80%. A to pozwala znowu przełączyć się w tryb wyłącznie elektryczny.

Wydajność nowego Priusa Plug-in Hybrid poprawiają nowe rozwiązania wykorzystujące energię odnawialną. Panele fotowoltaiczne na dachu pozwalają wydłużyć zasięg w trybie EV do 5 km dziennie, a ponadto zasilają urządzenia elektroniczne na pokładzie auta, takie jak klimatyzacja czy system multimedialny. Działanie klimatyzacji oparte jest na pompie ciepła z wtryskiem gazu, która pozyskuje energię cieplną z otoczenia nawet przy ujemnych temperaturach powietrza. Nowatorskim rozwiązaniem zwiększającym wydajność klimatyzacji jest mechanizm S-FLOW, który ustawia odpowiednio nawiew w zależności od tego, które fotele pasażerów są zajęte.