El RX300 sólo puede tener un motor, un gasolina de seis cilindros en V, 3 litros de cilindrada, todo de aluminio, con doble árbol de levas y el sistema VVT-i de distribución variable. Da 201 CV a 5.600 rpm de potencia máxima (frente a 223 CV a 5.600 rpm en USA) y un par máximo de 283 Nm a 4.400 rpm (301 a 4.400 rpm en USA). Este nivel derégimen para el par máximo es más bien alto, sobre todo para un vehículo con pretensiones de todo terreno, aunque la marca indica que a 1.600 rpm ya dispone del 80% del par máximo (que tampoco es mucho).

El VVT-i es un sistema de distribución variable continua en todo el margen de revoluciones; se complementa con un sistema de admisión variable (llamado ACIS) que adapta los conductos de admisión a la velocidad del motor y la posición del acelerador, de forma que se consigue un buen llenado del motor, y una buena combustión, para mejorar el consumo, la potencia y las emisiones.

El motor también lleva un sistema novedoso para eliminar vibraciones: un diafragma (membrana elástica) controlado eléctricamente produce impulsos de sentido opuesto a los del motor, de forma que pueda neutralizar algunas vibraciones.

La caja de cambios es automática, con convertidor de par, y sólo cuatro relaciones. Sus desarrollos de transmisión son largos para el modo de funcionar del motor (mejor en régimen alto). En recorridos de autovía el motor gira a pocas revoluciones, lo que favorece el consumo y el nivel sonoro; pero en recorridos fuera de carretera no son adecuados, pues es difícil que el motor gire en la zona de par máximo. Además, el salto entre las marchas es muy grande, lo que produce que el motor caiga bastante de vueltas al cambiar. No lleva reductora, otra limitación para circular a velocidad muy lenta o afrontar fuertes desniveles, pero el convertidor de par lo compensa en alguna medida.

Las prestaciones anunciadas por la marca son 180 km/h de velocidad máxima, y unas aceleraciones de 0 a 100 km/h en 9,2 s y 16,7 s para llegar a los 400 m desde parado.