『RAV4』にプラグインハイブリッド車（PHV）が設定されるのは、今回が初めて。その名は『RAV4プライム』だ。「プリウス」のPHVは、すでに米国市場に『プリウス・プライム』の車名で投入されている。新型RAV4のPHVもこれに倣い、RAV4プライムの車名で米国市場へ投入される。
PHVパワートレインは、「RAV4ハイブリッド」の直噴2.5リットル直列4気筒ガソリンアトキンソンサイクルエンジン（最大出力176hp、最大トルク22.5kgm）に、強力なモーターを組み合わせたもの。PHVシステム全体で、302hpのパワーを引き出す。この数値は、新型RAV4ハイブリッドの219hpに対して、83hpの上乗せとなる。
0～96km/h加速は5.8秒で駆け抜ける。新型RAV4ハイブリッドの0～96km/h加速7.8秒に対して、2秒の短縮を果たした。0～96km/h加速5.8秒は、先代RAV4の米国仕様に用意されていた3.5リットルV型6気筒ガソリンエンジン（最大出力269hp）搭載車の6.3秒を、0.5秒短縮するものだ。トヨタによると、RAV4プライムはRAV4史上、最強かつ最速という。
EVモードでは、最大62kmをゼロエミッション走行できる。また、大容量バッテリーの利点を生かして、災害時に役立てるよう、駆動用電池に蓄えた電力を最大1500Wの出力で家電などへ供給できる外部給電機能を採用している。
