Con el fin de incrementar la rigidez torsional, Toyota ha añadido más puntos de soldadura a la carrocería del Avensis 2016 y ha utilizado un adhesivo más resistente (de un material llamado uretano) para unir el parabrisas a la estructura del vehículo.

La suspensión no cambia en cuanto a su esquema —McPherson delante y un paralelogramo deformable detrás—, pero sí en cuanto al ajuste de algunos de sus componentes. La unión de la suspensión delantera al bastidor se ha reforzado sustituyendo los cojinetes del amortiguador, que ahora son de metal en vez de resina. Asimismo, en ambos ejes se ha variado la relación entre la resistencia de los amortiguadores y la flexibilidad de los muelles (que son completamente nuevos en las versiones Diesel) con el objetivo, según Toyota, de dar mayor confort de marcha y sensación de control. En las versiones de gasolina la barra estabilizadora delantera es más gruesa, pasa de 23 a 24,2 milímetros de diámetros. 

La dirección recibe dos cambios: primero, hay un nuevo semieje en la columna de la dirección, con uniones más precisas en ambos extremos y, segundo, una reprogramación de la centralita que determina el grado de asistencia a aportar en cada momento. 

El motor atmosférico de gasolina de 1,8 litros y 147 caballos (versión Avensis 140) recibe varios cambios que han derivado en una reducción del consumo de carburante de 0,5 l/100 km en la prueba de homologación (ficha técnica comparativa del Avensis 140 modelo 2012 y Avensis 140 modelo 2016). Los principales han sido el aumento de la relación de compresión (de 10,5:1 a 10,7:1), la optimización de la fase de admisión, el uso de unos nuevos tensores para la correa de la distribución que tienen menos fricción y una mejora en la gestión de los gases de escape que permite que el catalizador alcance antes la temperatura idónea de funcionamiento.

Este motor puede ir ligado a una caja de cambios manual de seis relaciones o bien, a una automática de tipo CVT (comercialmente denominada Multidrive). En la caja manual se han alargado las relaciones del cambio, mientras que en la automática se ha reconfigurado la unidad de control y se ha utilizado una nueva bomba de aceite y de fluido hidráulico que disminuye el gasto de energía (ficha técnica comparativa de las versiones Multidrive). Esta caja hace que las prestaciones y el consumo de carburante empeoren con respecto a la versión con cambio manual (ficha técnica comparativa). 

Los dos motores Diesel disponibles para el Avensis 2016 son de origen BMW. El de menor potencia, denominado 1.6 D-4D (versión Avensis 115D), se estrenó en el Verso 2013 y sustituye 2.0 D-4D de 124 CV. Da 111 caballos a 4000 rpm y un par motor de 270 Nm entre 1750 y 2250 rpm. Con este motor, las prestaciones del Avensis son peores, pero el consumo de carburante es inferior (ficha técnica comparativa).

El Diesel de mayor potencia, denominado 2.0 D-4D, es el que lleva la versión Avensis 150D. Da 143 CV a 4000 rpm y un par máximo de 320 Nm entre 1750 y 2250 rpm. Reemplaza al 2.2 D-4D de 150 CV que, además de ser más potente (y dar la potencia máxima a menos revoluciones, a 3600 rpm), produce más par, 340 Nm, aunque a un mayor número de revoluciones (entre 2000 y 2800 rpm). Las prestaciones con el nuevo motor son peores, sin embargo, la reducción de consumo es de casi un 17%. La caja de cambios es en ambos casos manual de seis velocidades, pero la del nuevo Avensis tiene relaciones notablemente más cortas (ficha técnica comparativa).