O NX 350h é equipado com a quarta geração do sistema Lexus Hybrid Drive, que combina um motor a combustão de quatro cilindros DOHC 16V, VVT-i com potência de 192 cavalos e dois elétricos, um traseiro, de 54 cavalos e outro dianteiro, de 182 cavalos. Juntos eles entregam uma potência combinada de 246 cavalos.
Todas as versões têm quatro modos de condução, divididos em: EV, totalmente elétrico; Auto EV, que seleciona automaticamente a combinação entre elétrico e combustão; e Normal. Apenas a versão F-Sport acrescenta a opção Sport+ de condução, que deixa a rodagem mais dinâmica e confortável.
Na traseira, as lanternas invadem a tampa do porta-malas e oferecem melhor iluminação. O modelo ainda conta com aerofólio.
O SUV ainda dispõe de um novo e intuitivo sistema multimídia Lexus, com áudio compatível com arquivos de alta resolução (WAV, Flac, Alac, OGG Vorbis), rádio AM/FM com Wi-Fi (P2P mode) e tela de LCD de 14 polegadas, nas versões Luxury e F-Sport, e de 9,8 polegadas, na Dynamic. Ambas as telas são sensíveis ao toque, com avançados recursos de infoentretenimento e conectividade via Bluetooth, com espelhamento de aplicativos como Google Maps, Waze, Spotify, Apple Music e WhatsApp, via sistemas Android e Apple, ou por meio de entradas USB.
Uma vez identificado, o ruído é corrigido de forma inteligente, com base nas informações de música existentes e na qualidade da fonte de áudio. Com isso, a música fica mais nítida e fiel à gravação original.