Benzynowy silnik Lexusa LS 500 to największa rewolucja od wprowadzenia pierwszego modelu LS w 1989 roku. Wszystkie dotychczasowe generacje flagowej limuzyny Lexusa były napędzane wolnossącymi, ośmiocylindrowymi jednostkami widlastymi, zaś zastosowany w LS 500 silnik V6 po raz pierwszy korzysta z turbodoładowania. To również pierwszy przypadek zastosowania układu twin turbo przez Lexusa.

Projektanci silnika V35A-FTS sięgnęli po doświadczenia zgromadzone w realizowanym przez Toyotę w latach 1999-2009 programie Formuły 1 oraz zdobyte przez zespoły przygotowujące samochody do startów w rajdach World Rally Championship i wyścigach World Endurance-Racing Championship. Efektem była m.in. optymalizacja kanałów dolotowych, zaworów i gniazd zaworowych w głowicy.

Turbina

W przeciwieństwie do powszechnej wśród producentów samochodów praktyki wykorzystywania turbosprężarek pochodzących od zewnętrznych dostawców takich jak Honeywell, BorgWarner czy Mitsubishi, Lexus zdecydował się na samodzielne opracowanie i produkcję podzespołów. W porównaniu do konwencjonalnych turbosprężarek, zastosowane w V35A-FTS wykorzystują dłuższą turbinę z łukowymi łopatkami, zapewniającą lepszą charakterystykę zwłaszcza w zakresie niższych obrotów. Pracą urządzenia steruje elektryczny zawór upustowy, pozwalający precyzyjnie regulować ciśnienie doładowania, co ma kluczowe znaczenie dla uzyskania pożądanych osiągów, a także zmniejszenia zużycia paliwa i emisji niepożądanych substancji. Dla zmniejszenia opóźnienia, dwa cieczowe intercoolery zamontowano u góry silnika, tuż przed przepustnicami.

Silnik wyposażono w nową wersję układu wtryskowego Lexus D-4S, opracowaną specjalnie dla jednostki V6 twin turbo – D-4ST, realizującą wtrysk bezpośredni przez nowe, sześciootworkowe wtryskiwacze oraz wtrysk do kanałów dolotowych. Zmiennymi fazami zaworów wydechowych steruje system VVT-i, zaś ssących – VVT-iE. Średnica i skok tłoków to odpowiednio 88,5 i 100 mm.

Jednostka napędowa o pojemności skokowej 3444 cm rozwija moc 421 KM (310 kW) przy 6000 obr./min. Maksymalny moment obrotowy 600 Nm jest dostępny w zakresie od 1600 do 4800 obr./min.

10 biegów

Z silnikiem współpracuje pierwsza w samochodach luksusowych 10-biegowa przekładnia automatyczna, opracowana wcześniej dla flagowego coupe Lexus LC. Mimo większej liczby przełożeń, przekładnia waży tyle samo, co stosowana w poprzedniej generacji modelu skrzynia ośmiobiegowa. Udało się to uzyskać dzięki wykonaniu bębna i piasty sprzęgła oraz jarzma przekładni planetarnej z aluminium i miski olejowej z tworzywa sztucznego. Przekładnię hydrokinetyczną wyposażono w blokadę, która nie jest wykorzystywana jedynie podczas ruszania z miejsca.

Przekładnią steruje wykorzystujący mechanizmy sztucznej inteligencji system AI-Shift, decydujący o zmianie biegów w oparciu o pozycję pedału gazu, siłę hamowania, przyspieszenie boczne oraz styl jazdy kierowcy. Możliwe jest również manualne sterowanie skrzynią biegów za pomocą łopatek pod kierownicą.

Hybryda

Hybrydową wersję LS 500h napędza jednostka Multi-Stage Hybrid system znana z Lexusa LC 500h, wyposażona w 24-zaworowy, wolnossący silnik V6 8GR-FXS o pojemności skokowej 3,5 litra o mocy maksymalnej 299 KM i maksymalnym momencie obrotowym 349 Nm, który współpracuje z potężnym silnikiem elektrycznym. Umieszczony między tylnymi siedzeniami a bagażnikiem litowo-jonowy akumulator trakcyjny, którego 84 ogniwa dają łącznie napięcie 310, 8 V, jest o 20% mniejszy i o 20 kg lżejszy od stosowanego w Lexusie LS 600h.

W układzie oprócz przekładni CVT zastosowano dodatkową, czterostopniową przekładnię automatyczną. Takie rozwiązanie pozwala uzyskać lepszą dynamikę samochodu i większą prędkość maksymalną, a dodatkowo umożliwia korzystanie z 10 wirtualnych biegów, zmienianych manualnie łopatkami umieszczonymi pod kierownicą. Daje to jeszcze większą przyjemność z jazdy, a także eliminuje „efekt gumy”, który przeszkadza niektórym kierowcom.