Lexus RX 350 стал мощнее своего предшественника Lexus RX 300 и в то же время экономичнее. На RX 350 установлен новый бензиновый двигатель V6 объемом 3,5 литра, оснащенный двойной системой изменения фаз газораспределения Dual VVT-i. Новый двигатель развивает мощность 276 л.с. при 6200 об/мин и крутящий момент 342 Нм при 4700 об/мин, что позволяет RX 350 разогнаться от 0 до 100 км/ч всего за 7,8 с и достичь максимальной скорости 200 км/ч. Кроме того, расход топлива в смешанном цикле движения уменьшился на 8%, и равен 11,2 л/100 км.