Una pila de combustible es un elemento en el que la energía química procedente de la aportación de hidrógeno (de los depósitos) y oxígeno (del aire) se transforma en energía eléctrica. La diferencia con una pila o batería convencional, es que la de combustible genera electricidad mientras se le suministren los dos reactivos, mientras que una batería la genera hasta que se descarga.

La pila de combustible del Mirai ya no está bajo el piso sino en el vano delantero. Tiene 330 celdas, 40 menos que antes, pero su densidad energética es mayor: 5,4 kW/l frente a 3,5 kW/l. El resultado es que la potencia máxima aumenta de 114 a 128 kW (172 CV). Pesa 4 kg menos (52 kg) y es más compacta gracias a la soldadura empleada en su carcasa (por fricción-agitación; permite reducir el espacio entre esta y la pila). Otra mejora que menciona Toyota es que ahora permite arrancar el Mirai a temperaturas de hasta 30 grados bajo cero. La pila tiene un circuito de refrigeración líquida para que su temperatura esté en el rango de entre 30 y 70 grados centígrados.

Un filtro limpia de impurezas el aire que entra a la pila, un requisito imprescindible para el funcionamiento de la pila. Una tela cargada eléctricamente atrapa las partículas de menos de 2,5 micras de diámetro, entre ellas las de óxido de nitrógeno (NOx) y dióxido de azufre (SO2). El sistema de escape, por donde se expulsa aire y agua, está fabricado en resina. Es un 30% más pequeño, aunque se utiliza un silenciador más grande con el fin de que no se escuche tanto en el habitáculo.

Ahora hay tres depósitos de hidrógeno en vez de dos. Son cilíndricos —65, 52 y 25 litros) y almacenan 5,6 kg de gas, un kilogramo más que los del Mirai anterior (imagen e imagen). El peso de estos tres depósitos, cargados, es de 100 kg. Cuentan con válvulas de sobrepresión y aviso en caso de fuga del gas. Su estructura es de tres capas: una de polímero reforzado con fibra de vidrio, una intermedia de polímero y la restante de plástico reforzado con fibra de carbono. Según Toyota, aguantan una presión de unos 1500 bar.

La presión de almacenamiento del hidrógeno (la del suministro) es de 700 bar. Un regulador de presión hace circular el gas hacía la pila a entre 10 y 15 bar, esta vuelve a reducirse para entrar en la pila a entre 0,4 y 3 bar. El oxígeno, que está a presión atmosférica cuando se toma del aire, pasa por un compresor volumétrico alimentado por corriente trifásica (a 650 V) que eleva la presión a 2,5 bar antes de pasar por un intercooler aire-agua.

El motor es de tipo síncrono. Es el mismo que Lexus emplea en el UX 300e, pero en el Mirai desarrolla 182 CV en vez de 204.

La batería —la misma del Lexus LS— ya no es de hidruro metálico de níquel, sino de iones de litio (como la que tienen la mayoría de coches híbridos enchufables y los eléctricos). Así se consigue una mayor densidad energética. Las consecuencias son que ocupa y pesa menos (46,9 en vez de 44,6 kg) y es más potente.  Tiene 84 celdas, un voltaje nominal de 310,8 V, 1,24 kWh de capacidad y una potencia pico de 25,5 kW durante 10 segundos (la batería del Mirai anterior era de 244,8 V, 1,59 kWh y 31,5 kW durante 10 segundos de potencia pico). Va refrigerada por aire. La calefacción del habitáculo es mediante un sistema doble de resistencia y bomba de calor.

A pesar de todas las reducciones de peso, el Mirai 2021 no es más ligero que el anterior: pesa 1975 kg en vez de 1850 kg. Pero lo es mucho más que un coche eléctrico de tamaño y autonomía equivalente, porque un Tesla Model S Gran Autonomía (4,97 m y 610 km) pesa 2290 kg. Toyota cuidó mucho la aerodinámica del Prius, su primer coche híbrido. En cambio, su coche de hidrógeno no destaca en este aspecto; su Cx es de 0,29, un valor alto (el Prius actual tiene 0,25 y el Model S de Tesla, 0,23).

La suspensión es multibrazo en las cuatro ruedas y las vías mucho más anchas que en el Mirai 2015. Los neumáticos son de medidas 235/55 con la llanta de 19 pulgadas y 245/45 con la de 20. Los frenos son de pinzas fijas en ambos ejes, una solución que no suele ser habitual, con cuatro pistones las delanteras y dos las traseras.