Двигатель LFA был сконструирован сотрудничая с Yamaha Motor Company и имеет 4.8 литровый V10 под углом 72°, способный выдавать при 8700 об/мин мощность в 560 л.с и 480 Н•м крутящего момента, 90% которых доступны уже при 3700 об/мин, красная зона расположена на отметке 9000 об/мин, максимальная мощность передаваемая на колёса была измерена неофициально независимым тестом на стенде DynoJet, мощность составила 514 л.с.. Как утверждают инженеры Lexus, с холостых оборотов и до красной зоны двигатель может набрать за 0.6 секунд, из-за этого аналоговый тахометр не мог точно отслеживать вращение коленчатого вала. Чтобы двигатель выдерживал высокие обороты, использовали кованные алюминиевые поршни, кованные титановые шатуны, клапана также выполненные из твердого титана, и коромысла с кремниевым покрытием.