豐田 Mirai 的動力系統有不少技術創新。

首先是平臺架構調整，采用豐田 TNGA GA-L 平臺，這是服務雷克薩斯的后驅平臺，注重車身重量分布等指標，讓車輛前后配重更均衡，車身剛性提升，底盤結構優化，采用新的多連桿前后懸掛和更厚的防側傾桿。

其次動力系統布局優化，氫燃料電池組移到前艙，高壓電池和電動機位于后軸，儲氫罐數量增加到 3 個，呈“T”型布局，使前后重量分配達 50:50，車內空間改善。

再者，續航大幅提升，在動力、氫燃料容量、效率和空氣動力學方面改進，續航提升 30%，在 WLTC 測試標準下續航里程達 750km 和 850km，具備長途駕駛能力。

新燃料電池組功率提升 12%，集成化更高，體積變小，比功率密度達 5.4kW/L，發電功率從 114kW 升至 128kW，寒冷天氣性能改善，能在-30℃啟動，內部裝置優化，重量減輕 50%。

驅動電機功率提升，從 114kW 升至 134kW，最大扭矩達 300Nm，最高車速 175km/h。

配備鋰離子高壓電池，體積減小，能量密度提升，容量從 4.0 Ah 增至 6.5 Ah，總重量減輕。

開車時還能清潔空氣，車內無紡布過濾器濾芯能捕獲污染物微觀顆粒。