El Lexus ES mide 4,96 metros de longitud, con lo cual es aún mayor que el la última generación de GS, que medía 4,88 metros. Una diferencia importante entre ambos es mecánica, ya que el GS es de tracción trasera y el ES delantera. El sistema híbrido de cada uno es distinto. Aunque ambos modelos convivieron en el mercado durante un tiempo, finalmente el ES es el que ha permanecido a la venta. 

El Lexus ES es, junto con el Volvo S90, el único turismo a la venta de tracción delantera cuya carrocería mide más de 4,9 metros. El resto de rivales tienen tracción trasera o total (el Jaguar XF, el Mercedes-Benz Clase E, el BMW Serie 5 o el Audi A6. Sin embargo, por el estilo de su silueta, el Lexus ES se aparta de las berlinas clásicas señaladas enteriormente, y tiene más parecido con un Audi A7 Sportback o un Mercedes-Benz CLS.

El Lexus ES gira mal para su tamaño: todos los rivales de tracción trasera necesitan claramente menos espacio para dar una vuelta. También gira peor que los rivales de tracción delantera, pero la diferencia es menor.

El Lexus ES utiliza una plataforma modular (GA-K) que, de momento, no emplea ningún otro Lexus. Está derivada de la que utiliza Toyota en el Camry, aunque con cambios importantes en su estructura y una mayor distancia entre ejes. Es la primera vez que la utiliza Lexus, pero estará disponible en más modelos en el futuro (aunque desconocemos si llegarán a España).

La suspensión delantera es de tipo McPherson y la trasera multibrazo. El motor eléctrico de la dirección asistida está montado junto a la cremallera de la dirección, en lugar de en la barra de la dirección.

Las versiones F Sport tienen varias diferencias. En primer lugar, hay brazos de refuerzo adicionales dispuestos en perpendicular al sentido de la marcha (uno en la suspensión delantera y otro en la trasera, imagen) que incrementa la rigidez del chasis. En segundo lugar, la barra estabilizadora delantera es más gruesa, lleva amortiguadores de dureza variable controlados electrónicamente y la dirección es ligeramente más rápida.

El chasis monocasco del ES está fabricado en acero y acero de alta resistencia. Las piezas que lo componen están unidas entre sí mediante soldadura (de varios tipos, entre ellas, una que se llama soldadura «de tornillo» por su aspecto) y adhesivo estructural (imagen del chasis, donde se puede ver qué zonas van soldadas mediante la mencionada técnica y cuáles mediante adhesivo). Todos los paneles de la carrocería son de chapa de acero a excepción de capó y las aletas delanteras, que son de chapa de aluminio. También es de aluminio el soporte del paragolpes (imagen).

El Lexus ES 300h es el híbrido enchufable más barato y menos potente entre aquellos que tienen una carrocería de más de 4,9 m de longitud (listado). Por contra, también es el más lento, tanto en velocidad punta (solo alcanza 180 km/h) como en aceleración. De todos, el más veloz es el Infiniti Q70 3.5 Híbrido, aunque también es el que más consume.

Tiene un motor de gasolina de ciclo Atkinson y 178 caballos, más uno eléctrico de 120; la potencia total son 223 caballos. El sistema de impulsión híbrido es distinto al que tienen el IS o el GS: cambia tanto el motor de gasolina, como la parte eléctrica. El motor de combustión sigue siendo uno de 2,5 litros, pero distinto al del GS (tiene de 2 487 cm3 en lugar de 2 494). Es el mismo del Toyota Camry y que también llevará el nuevo Toyota RAV4. Su código es A25A-FXS y tiene una eficiencia térmica de entorno al 41 por ciento.

La tensión nominal del sistema híbrido es 245 V, frente a los 650 V de los Lexus IS y GS 300h. Otra diferencia importante es que el motor eléctrico y el generador no van en el mismo eje (disposición coaxial) sino en distinto (imagen). Gracias a eso, ha sido posible que todo el conjunto tenga menor longitud.

La batería (de níquel e hidruro metálico) está alojada debajo del asiento trasero (imagen) y, según Lexus, no resta espacio en el maletero (algo que sí ocurre en los IS y el GS híbridos respecto a las versiones equivalentes con únicamente motor de combustión.