RX330에 탑재된 3MZ-FE엔진은 1MZ-FE 파워플랜트를 기본으로 3.3 리터로 배기량을 증대시켰다. 파워와 토크를 높이기 위해 혁신적인 VVT-i (Variable Valve Timing-intelligent) 시스템과 최적의 흡입 시스템 및 2-스텝 조절 흡기 시스템(ACIS-II) 등을 채용해 최고출력 233마력, 최대토크 33.5Kg.m의 성능을 발휘한다.

가볍고 콤팩트한 5단 자동변속기인 슈퍼 ECT는 정확한 유압 콘트롤을 통해 뛰어난 반응성과 유연한 기어변환을 가능케 한다. 등판(hill-climbing) 콘트롤, 폭 넓게 설정된 기어비, 완전히 새로운 고효율 토크 컨버터 등이 뛰어난 성능과 연비를 보장한다.


새로운 맥퍼슨 스트럿(MacPherson strut) 서스펜션은 전륜에, 듀얼 링크 맥퍼슨 스트럿 서스펜션은 후륜에 탑재되어 있다. 새롭게 개발된 18인치 알루미늄 휠과 235/55R 18 타이어를 장착했다.

정밀한 기어비를 형성하고 파워 실린더 직경을 확대한 신형 파워 스티어링은 스티어링 반응이 더욱 좋아진 한편 비포장도로에서의 킥백(반동)은 줄어들었다.

휠 베이스와 타이어 크기는 더 커졌지만 5.7미터라는 최소한의 회전반경으로 민첩한 핸들링을 유지하며 편리한 U턴과 협소한 공간에서의 자유로운 스티어링을 가능하게 한다

앞부분의 17인치 벤틸레이티드 디스크 브레이크와 뒷부분의 15인치 디스크 브레이크는 정확한 제동 성능을 자랑한다. 브레이크 디스크가 차가울 때 나는 브레이크 소음의 감소, 강화된 브레이크 디스크의 강도, 편리한 페달식 주차 브레이크 등은 운전자로 하여금 신형 RX330을 완벽한 신뢰감을 갖고 운전하도록 도와준다.

ABS(Anti-lock Brake System)과 EBD(Electronic Brake Force Distribution)가 기본 장착되며, BAS(Break Assist System)은 부스터 장애를 완화시켜 정확한 제동성능을 제공한다. 그 외에도 VSC를 비롯, TRC, ABS, EBD 등은 모두 신형 RX330의 차체를 정확하고 효과적으로 제어하는 역할을 한다.