PHVではトヨタ車初のリチウムイオン電池を採用。充放電の効率が高く、大容量を確保できるリチウムイオン電池なくして、PHVの実用化はあり得なかったといっても過言ではない。 リアラゲッジルーム下に搭載されるリチウムイオン電池は、現行型プリウスのニッケル水素電池に対して容量で4倍、体積にして3倍という大きさで、重量は160kgとなり、プリウス用に対して120kgの重量増となる（クルマ全体では140kgの増加）