Το ES³ σχεδιάστηκε με στόχο την ελάχιστη κατανάλωση των 27 λίτρων ανά 100 χλμ. σύμφωνα με τα πρότυπα μετρήσεων της ΕΕ, μείωση του απόβαρου στα 700 κιλά, ρύπους σύμφωνα με τα πρότυπα Euro Step IV για βενζινοκινητήρες και ανακύκλωση με βάση μελλοντικές μεθόδους. Ταυτόχρονα, το ES³ δεν έπρεπε να υπολείπεται σε επιδόσεις ούτε να υπερβαίνει σε μέγεθος ένα σύγχρονο μίνι.

Για την κίνηση του νεαρού οικολόγου οι μηχανικοί της Toyota επέλεξαν ένα πετρελαιοκινητήρα 1.400 κ. εκ. με άμεσο ψεκασμό cotuthor - rail, υπερσυμπιεστή και εναλλάκτη θερμότητας αέρα, τον οποίο συνδύασαν με ένα κιβώτιο ταχυτήτων CVT, συνεχούς μεταβαλλόμενης κίνησης. Το Cammon rail είναι ηλεκτρονικά ελεγχόμενο και σε συνδυασμό με το CVT φροντίζει για την καλύτερη αξιοποίηση του καυσίμου. Για κορυφαία οικονομία και μειωμένους ρύπους, πέρα από το ηλεκτρονικό σύστημα που παρακολουθεί τον πετρελαιοκινητήρα και το κιβώτιο, τοποθετήθηκε και το σύστημα διαχείρισης Stop and Go. Με αυτό το σύστημα ο κινητήρας σβήνει κάθε φορά που ακινητοποιείται το όχημα, μηδενίζοντας την κατανάλωση, ενώ παρέχεται και άμεση επανεκκίνηση. Τα φρένα έχουν εφοδιαστεί με το idling stop που εμποδίζει το ES³ να κυλήσει προς τα πίσω όταν σταματά σε μια ανηφόρα. Για τη μείωση σωματιδίων ντίζελ και οξειδίου του αζώτου η Toyota τοποθέτησε το σύστημα DPNR και πέτυχε το πετρελαιοκίνητο ES³ να τηρεί τις προδιαγραφές Euro Step IV για τα βενζινοκίνητα οχήματα.

Για να μειωθεί το βάρος στα 700 κιλά έχει χρησιμοποιηθεί αλουμίνιο στο αμάξωμα, ενώ τα εξωτερικά πάνελ είναι πλαστικά. Σχεδίαση με στόχο την ελαχιστοποίηση του βάρους ακολουθήθηκε και στο εσωτερικό, στο ταμπλό των οργάνων και στο καλοριφέρ. Τα πλαίσια των καθισμάτων είναι από μαγνήσιο ενώ από τη διαδικασία του ελαφρώματος δεν ξέφυγαν και τα μαξιλάρια. Το αλουμίνιο είναι το υλικό που έχει χρησιμοποιηθεί σε τμήματα της ανάρτησης, στις ζάντες, ακόμα και στα φρένα. Κορυφαία για ένα συμπαγές όχημα μήκους 3,52 μέτρων είναι η αεροδυναμική. Ο συντελεστής οπισθέλκυσης είναι cd 0,23, κάτι που οφείλεται στο στένεμα του αυτοκινήτου στο πίσω μέρος. Μια προσεκτική ματιά αποδεικνύει ότι η οροφή στο πίσω μέρος κατεβαίνει, το πάτωμα ανεβαίνει, ενώ τα φτερά συγκλίνουν προς το κέντρο, θυμίζοντας αεροπορικού τύπου κατασκευές. Για την καλύτερη ροή του αέρα έχουν λειανθεί οι επιφάνειες του πατώματος ώστε να μη δημιουργούν αεροδυναμικά εμπόδια και μειώνουν την ταχύτητα ροής του αέρα.

Σύμφωνα με την Toyota το ES³ πετυχαίνει χάρη και στο χαμηλό του βάρος επιδόσεις σπορ αυτοκινήτου, ενώ μπορεί να μεταφέρει άνετα 4 επιβάτες. Τέλος, έχουν χρησιμοποιηθεί ανακυκλούμενα υλικά - όπως στα πάνελ και στους προφυλακτήρες - ενώ η χρήση υλικών μη φιλικών προς το περιβάλλον μειώθηκε στο ελάχιστο. Ετσι το PVC εξορίστηκε ακόμη και από τα περιβλήματα των καλωδίων, ενώ ο μόλυβδος που χρησιμοποιείται στις βαφές ή στους λαμπτήρες μειώθηκε στο ελάχιστο.