El Prius 2016 conserva el sistema híbrido de las dos generaciones anteriores a él. Un motor de gasolina y dos máquinas eléctricas están interconectados para conseguir que el coche pueda avanzar debido al trabajo realizado por el motor térmico, el eléctrico o la combinación de ambos.

El elemento de conexión de esos componentes es un engranaje planetario. Este sistema de transmisión de movimiento caracteriza al Prius: es el responsable de que ante una demanda de potencia grande, el motor de gasolina se revolucione de manera casi instantánea hasta un régimen prácticamente fijo, sin guardar relación con el incremento de velocidad del coche. Sobre cómo funciona el engranaje y cómo combina el giro del motor térmico y de los dos de gasolina hay información detallada en este artículo técnico del Prius 2004.

El motor de gasolina es el mismo que el del Prius 2009 (su código es 2ZR-FXE) —1,8 litros de cilindrada, 98 CV de potencia (1 menos que su predecesor), distribución variable y es de ciclo Atkinson— pero ha sido modificado para incrementar su rendimiento térmico del 38,5 al 40 %.  Las modificaciones afectan al sistema de recirculación de gases de escape (que calienta antes el motor, lo que permite pararlo antes si no es necesario para impulsar el coche), los conductos de admisión (distintos para producir una turbulencia más eficaz en la cámara de combustión) y los conductos de refrigeración (para optimizar la temperatura interna del motor). Hay cambios en las camisas de los pistones para reducir las fricciones y, con el mismo fin, Toyota ha diseñado una nueva bomba de aceite. El lubricante, de baja viscosidad, también ayuda a disminuir las pérdidas por fricción.

Delante del radiador hay una persiana cuyas lamas se mueven para permitir o impedir el flujo de aire. La finalidad es doble: por una parte se mejora la aerodinámica (cuando las láminas están cerradas) y por otra se consigue una temperatura más estable en el motor. 

Las dos máquinas eléctricas son menos voluminosas y más ligeras. La que sirve para impulsar el coche da 72 CV de potencia máxima, 10 menos que el del Prius 2012. Toyota también ha reducido el tamaño del sistema de transmisión y el inversor, y disminuido las pérdidas por fricción del sistema de engranaje planetario un 20 %.

La batería auxiliar, de 12 V, ahora va colocada en el vano motor en lugar de en el maletero. La batería del sistema híbrido está ahora bajo los asientos traseros. La toma de ventilación está bajo la banqueta, en la zona de los gemelos y tiene un filtro para evitar que se ensucie el ventilador y refrigere peor la batería. Ésta es de níquel e hidruro metálico y tiene 1,3 kWh de capacidad.

El Prius 2016 mide 4,54 metros de longitud, 1,76 de anchura y 1,47 de altura. Es decir, crece 6 y 1,5 cm en las dos primeras cotas mientras que la altura disminuye 2 cm. El coeficiente de resistencia aerodinámica Cx es 0,24 en vez de 0,25, un valor muy bueno aunque no iguala al del mejor en este sentido (el Mercedes-Benz Clase E 2016, que tiene un Cx de 0,23 en el mejor de los casos).

La nueva plataforma modular (denominada GA-C) conserva la misma distancia entre ejes de las dos generaciones anteriores del Prius (2,70 m; ficha comparativa) y permite que el centro de gravedad esté 25 mm más bajo y que el punto de referencia de la cadera vaya 59 mm más bajo que en el Prius anterior. A pesar de que el conductor está casi seis centímetros más cerca del suelo, la visibilidad hacia delante no es peor dado que el capó es también más abajo. Está plataforma es más rígida (en parte por la introducción de soldadura láser), tiene más cantidad de acero de alta resistencia (un 19 por ciento en lugar de un 3) y ofrece más seguridad en caso de impacto. 

La suspensión delantera continúa siendo de tipo McPherson —con cambios, como un mayor ángulo de inclinación de los amortiguadores— pero, para la trasera, Toyota abandona el sistema de ruedas tiradas unidas por un eje de torsión por un sistema de paralelogramo deformable (imagen) que permite un mayor control de la posición de la rueda, aumenta el confort y ocupa menos espacio.