Der vom Land Cruiser abgeleitete neue 3,0-Liter Vierzylinder mit Common-Rail-Einspritzung entwickelt im Hilux sein höchstes Drehmoment von 343 Newtonmetern bereits bei 1400/min und hält diese Zugkraft bis 3400/min konstant. Der Hilux 3.0 D-4D wird wahlweise mit Fünfgang-Schaltgetriebe oder Vierstufen-Automatik angeboten. Die Version mit manuellem Schaltgetriebe beschleunigt in 12,0 Sekunden von 0 auf 100 km/h und erreicht eine Höchstgeschwindigkeit von 170 km/h (Version mit Schaltgetriebe). Der im EG-Fahrzyklus gemessene Durchschnittsverbrauch beträgt 8,3 Liter auf 100 Kilometer (vorläufige Werte). Karosserieseitig bietet Toyota den Hilux 3.0 D-4D nur als Double Cab mit gehobener Sol-Ausstattung an.

Der Motor ist mit einer Common-Rail-Einspritzung der zweiten Generation ausgerüstet. Das System entwickelt einen maximalen Einspritzdruck von 1600 bar und arbeitet über einen weiten Betriebsbereich mit zwei Piloteinspritzungen pro Arbeitstakt. Dadurch werden sowohl das Verbrennungsgeräusch als auch die Motorvibrationen deutlich reduziert. Diese Modifikationen am Einspritzsystem erlaubten eine Reduzierung des Verdichtungsverhältnisses auf 17,9 : 1. Daraus resultieren ein effizienterer Verbrennungsprozess, eine geringere Hitzeentwicklung in der Kolbenmulde, damit eine höhere Leistungsausbeute und weniger Schadstoffe.