En 2001, Toyota s’était basé sur le bloc-moteur aluminium du 1,5 litre à essence monté dans la Yaris T Sport pour développer son diesel 1,4 litre D-4D. En ce qui concerne les nouveaux moteurs 2,2 litres D-4D, Toyota a opté pour le bloc aluminium de la famille des moteurs à essence AZ à laquelle appartiennent les blocs 2,0 litres et 2,4 litres (également disponible dans l’Avensis). Le D-4D de 177 ch recourt à la technologie des injecteurs piézoélectriques, une première dans cette catégorie de cylindrée. Les injecteurs piézoélectriques peuvent injecter des volumes de carburant supérieurs et sont jusqu’à deux fois plus rapides que les injecteurs à électrovannes . Les moteurs se voient accouplés à une toute nouvelle boîte de vitesses manuelle à 6 rapports.
Le 2,2 litres D-4D 150 ch se positionne entre le 2,0 litres D-4D de 116 ch et le 2,2 litres D-4D de 177 ch. C’est la raison pour laquelle Toyota prévoit qu’il sera le plus vendu de la gamme Avensis, avec 29 % du total des ventes européennes du modèle en 2006. Le point fort du 2,2 litres D-4D 150 ch réside dans la grande disponibilité de son couple, puisqu’il offre ses 310 Nm de 2.000 à 3.200 tr/min.