在2003年，伴随着第二代普锐斯的上市，第二代THS混动系统也宣布正式上市。全新的THS在整体结构上与第一代的并无明显变化，其主要的改进点有二；首先，整套系统的电控部分逻辑进行了升级，较比第一代而言，第二代混动系统在急加速、大动力请求等情况下，发动机的介入时机更加地早，引擎的燃烧效率得以提升，行驶质感较第一代而言要好上不少；其次，第二代THS开始大量适配旗下车型（此前仅在日本本土装配埃尔法及普瑞维亚上）；在2006年3月，雷克萨斯GS450h成为首款搭载THS混动系统的雷克萨斯车型。
第三代THS
有了第二代的THS攻城拔寨后，第三代的THS混动系统也在紧锣密鼓地准备上市。在2009年，第三代的THS系统正式诞生，相比起前两代的THS系统，第三代THS混动系统在结构上进行了改进修正；为解决此前动力不足的问题，第三代THS在此前的行星轮旁边新增了一套行星轮机构，新增的行星轮作用只有一个——成为MG2的减速机构。在二号行星轮组的加入下，MG2与MG1的转速差被减少，此前制约MG2转速的阈值被有效降低，THS也就能够实现更高速度下的纯电行驶；不仅如此，因为多了一级减速器的原因，此前笨重的链条传动也被更轻更小的齿轮传动所替代，很好地提升了传动的效率；此外，针对前两代THS动力较弱的问题，引擎也从此前的1.5L发动机更换为代号为2ZR-FXE的1.8L自然吸气发动机；没错，就是我们现在在雷凌/卡罗拉混动上看到的那款。
在这么多的改进下，THS的系统能耗再一次得到优化。在经过第一、第二代的发展后，第三代THS也迎来了它的巅峰；从这一代开始，THS系统开始迅速在各大车型、全球各个地区铺展开来。也是从这一代开始，有了那一句经典的：世界上只有两种混动，一种是丰田，一种是其他家。当然，这句话有些夸张的成分，但也侧面印证了丰田THS在混动系统中的地位以及市场的良好口碑。