El Toyota Rav4 con motor turbodiésel se venderá a partir de verano de 2001. Tiene el motor Diesel de nueva generación denominado por la marca D4-D, que también se utiliza en otros modelos como el Avensis y el Previa, aunque con ligeras diferencias: 113 CV el Rav4, 110 CV el Avensis y 116 CV el Previa.

El motor D4-D de cuatro cilindros en línea e inyección directa tiene dos litros de cilindrada, culata de cuatro válvulas por cilindro con doble árbol de levas, conducto común, turbocompresor de geometría variable e intercooler. En el Rav4 desarrolla una potencia de 113 CV a 4.000 rpm y un par de 250 Nm entre 1.800 y 3.000 vueltas.

Según la marca, el motor D4-D consume aproximadamente un 12% menos de combustible que sus motores Diesel anteriores, si bien el Rav4 es la primera vez que se comercializa con motor de gasóleo. La reducción de ciertos gases contaminantes (óxidos de nitrógeno o NOx) se ha reducido también en un 68% gracias a la utilización de un sistema de recirculación de gases de escape (EGR).

El Toyota Rav4 D4-D está disponible en versión de tres y cinco puertas y sólo con tracción a las cuatro ruedas, el modelo de dos ruedas motrices no se ofrecerá con el motor Diesel. Los datos de prestaciones se encuentran a un nivel muy parecido al de los Rav4 1.8 de gasolina con 125 CV, mientras que el consumo es muy inferior: los Rav4 D4-D alcanzan una velocidad máxima de 170 km/h y aceleran de 0 a 100 km/h en 12,1 segundos, mientras que el consumo medio homologado es de 7 litros/100 km en los modelos con carrocería de tres puertas y de 7,2 litros/100 km en el Rav4 con cinco puertas.