Về thiết kế tổng thể, RX 350L không có quá nhiều khác biệt so với phiên bản cũ. Tuy nhiên, việc bổ sung hàng ghế thứ 3 khiến cho chiều dài tổng thể của xe được nâng lên mức 5 m, tăng khoảng 11 cm so với bản cũ. Điều này giúp tạo nên một cỗ xe bề thế với không gian nội thất thoải mái hơn trước. Đặc biệt, hàng ghế thứ ba có thể gập theo tỉ lệ 40/20/40 để nâng dung tích khoang hành lý lên tới 652L.
Xe được trang bị động cơ V6 3.5L cho công suất 295 mã lực. Đi kèm là hộp số tự động 8 cấp và hệ dẫn động bốn bánh chủ động AWD. Trong khi đó, Lexus RX 450h là sự kết hợp giữa động cơ xăng V6 3.5L và hai mô tơ điện ứng dụng công nghệ phun xăng trực tiếp, với hộp số tự động 6 cấp đi kèm. Xe được trang bị 5 chế độ lái: Normal, Eco, Sport S, SportS+ và Customize.
Nội thất của RX mới toát lên sự tiện nghi với triết lý lấy người sử dụng làm trung tâm. Một số chi tiết nổi bật như bảng táp-lô ốp gỗ shimamoku, ghế bọc da semi-aniline cao cấp với vô lăng thể thao ba chấu, màn hình trung tâm 12,3 inch, màn hình hiển thị thông tin trên kính chắn gió HUD, hệ thống âm thanh 15 loa Mark Levinson cao cấp. Ngoài ra, RX tiếp tục kế thừa các tính năng an toàn nổi bật như: Hệ thống cảnh báo va chạm khi lùi RCTA, Hệ thống cảnh báo điểm mù BSM và Hệ thống theo dõi cảnh báo áp suất lốp TPWS, Hệ thống ổn định thân xe VSC, Hệ thống treo tự động thích ứng AVS.