Der LS 600h ist der erste Vollhybrid auf V8-Basis. Er besitzt einen völlig neuen, technisch sehr anspruchsvollen 5,0-Liter V8-Benzinmotor, einen kraftvollen, leistungsstarken Elektromotor, eine neu entwickelte Hochleistungsbatterie sowie eine elektronisch gesteuerte stufenlose Getriebeautomatik und permanenten Allradantrieb.

Dank dieser Antriebstechnologie wartet der LS 600h mit einer bislang unerreichten Kombination von Umweltverträglichkeit und Leistungsfähigkeit auf. Es verbindet die 394 PS / 290 kW des 5,0-Liter-V8 mit einem Elektromotor von 225 PS / 165 kW zu einer Gesamt-Spitzenleistung von 445 PS / 327 kW, weist aber zugleich den geringsten Kraftstoffverbrauch seiner Klasse von im Durchschnitt 9,3 Litern auf 100 Kilometern auf, ein Wert auf dem Niveau eines Sechszylinders. Dazu kommen CO2-Emissionen von nur 219 g/km und außergewöhnlich geringe Schadstoffemissionen.

Der Lexus LS 600h verfügt über den weltweit ersten permanenten, mechanischen Allrad-Hybridantrieb. Das System setzt auf eine Konfiguration mit drei Differenzialen. Die Antriebskraft wird im Normalfall mechanisch im Verhältnis 40:60 zwischen Vorder- und Hinterachse verteilt, die Aufteilung kann jedoch je nach Fahrsituation zwischen 30:70 und 50:50 variieren.

Die Luftfederung mit adaptiven variablen Federelementen (AVS) erhielt geänderte Pneumatik-Zylinder und Einrohr-Stoßdämpfer. Das AVS System beinhaltet im neuen Lexus Flaggschiff eine automatische Wankstabilisierung (Vehicle Posture Control), welche die Nick- und Rollbewegungen der Karosserie synchronisiert, um optimalen Fahrkomfort zu erzielen. In einigen Ländern kann der LS 600h dazu wahlweise mit aktiven Querstabilisatoren für Vorder- und Hinterachse ausgerüstet werden.

Darüber hinaus ist der LS 600h mit der geschwindigkeitsabhängig arbeitenden elektrischen Servolenkung EPS ausgestattet, die mit der variablen Lenkübersetzung VGRS kombiniert ist. Das kompakte, leichte Lenksystem mit elektrischer Unterstützung zeichnet sich durch eine geräuschlose Funktion aus, passt die gesamte Charakteristik der Lenkunterstützung optimal an die jeweilige Fahrgeschwindigkeit an und reduziert den Kraftstoffverbrauch. Nur dank dieser Ausstattungsmerkmale kann die Lenkunterstützung auch aktiv in das integrierte Fahrdynamik-Management VDIM sowie die Notfall-Lenkunterstützung (Emergency Steering Assist) des Pre-Crash Safety Systems einbezogen werden.