Seryjny Prius PHV może również przesyłać energię uzyskiwaną podczas hamowania rekuperacyjnego do akumulatora trybu EV zamiast do akumulatora napędu hybrydowego, co zwiększa zasięg jazdy w trybie EV.
Prius Plug-in Hybrid wykorzystuje ten sam napęd Hybrid Synergy Drive, co podstawowy model Priusa, wyposażony dodatkowo w akumulator litowo-jonowy o pojemności 4,4 kWh, który znacząco zwiększa zasięg jazdy w trybie czysto elektrycznym (bez uruchamiania silnika spalinowego) w stosunku do zwykłego Priusa, a ponadto ma możliwość pełnego naładowania z powszechnie dostępnej sieci elektrycznej. Hybrydowa jednostka napędowa obejmuje 16-zaworowy silnik VVT-i o pojemności skokowej 1,8 l i mocy 98 KM (73 kW) przy 5200 obr./min i moment obrotowy 142 N·m przy 4000 obr./min, przekładnię planetarną, sterownik mocy (PCU, power control unit) oraz układ ładowania. Jednostka wykorzystuje dwa silniki elektryczne dużej mocy – MG2 o mocy 60 kW (80 KM), którego głównym zadaniem jest napędzanie przekładni, oraz MG1 o mocy 42 kW (56 KM), pełniący głównie rolę generatora prądu oraz rozrusznika silnika spalinowego. Po rozładowaniu akumulatora do określonego poziomu, system przełącza się w tryb hybrydowy, pracując z taką samą sprawnością, jak w standardowym Priusie.