ES300混合动力版（简称ES300h）是雷克萨斯品牌推出的首款高端混合动力车型，除了动力系统同配置V6发动机的ES350不同，其它的差别微乎其微。可能你会认为ES300h仅仅吸引那些关注燃油经济性的消费者，但它出色的乘坐舒适性感受让雷克萨斯公司相信：ES300h的销售额能够达到2013款ES系车型预计总销量60000辆的25%。
同丰田凯美瑞混合动力版的设计相同，ES300h的混合动力系统采用了两个电动机（雷克萨斯公司称作MG1和MG2），另外搭配了一款156马力的2.5升四缸汽油发动机。MG1既是一个电动机又是一个发电机，最主要的工作是负责把发动机产生的机械能转化成电池组中的电能，另外由于ES300h使用了更节能的启停系统，所以MG1还负责重新启动发动机。通过MG2电动机，电池组中的电能传送到车轮上，推动车辆前进；而在车辆减速过程中，MG2又成为发电机，把刹车制动能量转化成电能。雷克萨斯公司没能公布MG2有关功率和扭矩的具体参数，仅仅发布了油电系统的总输出功率为200马力。以凯美瑞混合动力版作为参考，电动机的最大输出功率为41马力，峰值扭矩199磅英尺，据可靠消息MG2的性能至少会和这款电动机相同。
雷克萨斯的水冷电池包括34个镍氢电池组块，每个组块又包括6个电池单元，电能存储量为1.6千瓦时，总重量为108磅，这块电池放置在ES300h的后排座椅靠背下面。精妙的进气管、接线盒、充电插头设计有效减少了整个电力功能系统占用的空间，保证了较理想的12.1立方英尺的后备箱空间（ES350后备箱空间为15.2立方英尺）。