El desarrollo del Prius comenzó en 1993, impulsado por el creciente debate dentro de la empresa sobre los "automóviles del siglo XXI". Ese mismo año, se lanzó el "Proyecto G21" como motor del desarrollo tecnológico, y bajo la dirección del director de proyecto, Takeshi Uchiyamada, se iniciaron los esfuerzos para lograr mejoras revolucionarias en la eficiencia del combustible que marcarían el camino en el siglo XXI.
Inicialmente, el proyecto G21 (que hacia alusión a Globo y Siglo 21) se centró en mejorar la eficiencia del motor, con el objetivo de aumentar el consumo de combustible 1,5 veces en comparación con los motores existentes, tomando como base el rendimiento de un Corolla de1993, teniendo como meta lograr los 20 km/l. Sin embargo, el vicepresidente Akihiro Wada, responsable de tecnología, propuso un objetivo más ambicioso: duplicar el consumo de combustible, mediante un enfoque descendente. Aunque el prototipo G21 se aprobó en el verano de 1994, no se consideró un híbrido en ese momento. Cuando se decidió presentar un prototipo en el salón del automóvil de otoño de 1995, se optó por un híbrido para este modelo, ya que ofrecía la posibilidad de duplicar el consumo de combustible.
Sin embargo, el ambiente en los cuarteles generales de Toyota Motor Corporation cambió drásticamente desde el otoño de 1994, cuando comenzó el desarrollo del vehículo para el salón del automóvil, hasta el invierno. Se decidió optar también por un modelo híbrido para los vehículos de producción, y el proyecto cambió su enfoque de las mejoras del motor a la adopción de un sistema híbrido. Como resultado, se completó un prototipo que utilizaba un condensador como dispositivo de almacenamiento de energía y se exhibió en el Salón del Automóvil de Tokio.
Este sistema híbrido combina un motor D-4 de alta eficiencia, un motor eléctrico y un condensador. Emplea funciones como la regeneración de energía y el apagado del motor cuando el auto estaba detenido, con el objetivo de alcanzar un consumo de combustible de 30 km/l (en modo de conducción 10-15), aproximadamente el doble que el de los coches de su segmento hace tres décadas atrás.
Utiliza un motor de nuevo diseño que es una versión mejorada del motor de gasolina de inyección directa de nueva generación "Toyota D-4" anunciado en 1993, que era gestionado por una transmisión automática del tipo CVT, altamente eficiente.
