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新的丰田普锐斯仍然采用丰田特有的THS全混合动力系统，这是一套混联式混合动力系统，它将串联式和并联式混合动力系统的优点进行组合，结构上也更为复杂，组成部件包括发动机、电动机、镍氢电池组以及动力控制单元，在THS混合动力系统的基础上，丰田加入了Hybrid Synergy Drive system(混合动力协作驾驶系统)，将电动机的输出功率进一步提升，同时实现电源系统高压化，从而提高电能使用效率。
丰田的THS全混合动力系统具有三种驱动模式，包括发动机单独运转驱动车辆、电池单独作用驱动车辆以及两者共同作用三种模式。该系统能够在不同的行驶状态下提供最优化的驱动方案。
第三代丰田普锐斯对混合动力系统进行了改进，主要包括两个方面，一个是使用全新的1.8升发动机代替原有的1.5升发动机。另外一个是对Hybrid Synergy Drive混合动力协作驾驶系统进行重新设计。
第三代丰田普锐斯搭载阿特金森循环1.8升4缸发动机，取代老款的1.5升发动机，最大功率为98马力，比老款提高22马力，扭矩则达到142Nm，比老款增加31Nm，加上电动机动力整车最大功率为134马力，低速扭矩进一步提升，这也意味着低速时候能够获得更好的燃油经济性。0-100km/h加速时间比老款提高一秒，仅需9.8秒。
对于使用更大排量发动机会不会影响燃油经济性的问题，丰田表示:“与我们通常的大马力发动机更耗油相反，适当的加大发动机动力可以在高速路况中获得更好的燃油经济性。”在更大的扭矩作用下，高速状态下全新的发动机能够在较低的平均转速之下运行，从而节油更多的燃油。
丰田表示重新设计的Hybrid Synergy Drive混合动力协作驾驶系统的改动程度高达90%，目前具体的参数性能数据尚未发布，第二代丰田普锐斯的Hybrid Synergy Drive混合动力协作驾驶系统，能够将电动机的输出功率提升1.5倍，预计经过改良之后这一数据将会有所提升。此外在开发的过程中十分注重混合动力系统的轻量化。变流器、发动机和动力控制单元设计得更小，重量相应的比上一代减轻了20%。
第一代普锐斯的综合路况油耗为41mpg(百公里5.74升)，第二代为46mpg(百公里5.11升)，第三代普锐斯丰田官方公布的数据综合油耗达到50mpg的水平，约每百公里4.7升。来自美国环保局EPA的测试数据为城市路况48 mpg(百公里约4.9升)高速路况为45mpg(百公里约5.2升)。
第三代普锐斯提供4种不懂的驾驶模式，Normal为正常模式，EV-Drive模式允许驾驶者在低速状态下单纯依靠电力行驶约1.6公里。Power模式提高油门灵敏度，以提升运动性能。Eco模式则可以帮助驾驶员获得最佳的燃油经济性。