2009年5月に発売した3代目で、2代目から採用しているトライアングル・シルエットのデザインを引き継いだ。ボデーサイズは若干大きくなったが、CD値はさらに向上して0.25となった。機構的には、システムを一新したリダクション機能付THS Ⅱを採用したほか、エンジンを1.8リッター(2ZR-FXE)に拡大し、モーターも3JM型に強化することで、高速走行時の燃費向上を図った。さらにエンジンのロスを減らすため、トヨタ初となる電動式冷却水ポンプ、排気熱再循環式ヒーターシステムを採用。これらの燃費向上対策により、10・15モードで38.0km/Lを達成した。バッテリーはニッケル水素タイプを改良して用いた。また、新たに太陽電池をルーフに搭載し、その電力で駐車中の車内の換気を行なうソーラーベンチレーションシステムの装着車も登場した。

3代目は、販売を4系列の全チャネルで扱ったことや、2009年4月に施行されたエコカー減税などの影響で、発売開始後1カ月間の受注台数は、1万台の月販目標に対して約18万台を受注し、納車は最大で約7カ月待ちという大ヒットとなった。

「2009～2010年　日本カー　オブ　ザ　イヤー」を受賞した。