Kể từ Hội nghị Thượng đỉnh Trái đất năm 1992 tại Rio de Janeiro, Toyota coi ý thức bảo vệ môi trường và phát triển bền vững là những mục tiêu ưu tiên. Cùng năm đó, Toyota đã công bố Hiến chương Trái đất Toyota, trong đó phác thảo triết lý môi trường và các nguyên tắc của nó. Triết lý môi trường của Toyota đã liên tục được phát triển kể từ đó và được phân loại thành ba trụ cột kể từ năm 2011: "Giảm thiểu lượng Cacbon trong không khí", "Đẩy mạnh việc tái chế, tái sử dụng" và "Bảo vệ môi trường & Góp phần tạo nên một xã hội phát triển hài hòa với thiên nhiên".

Trong năm 2015, Toyota đã đề ra sáu thách thức môi trường cần đạt được vào năm 2050 nhằm mục tiêu giảm hoàn toàn tác động tiêu cực cũng như tăng cường các tác động tích cực tới môi trường.

Trong các giải pháp này, việc giải quyết vấn đề khí thải carbon liên quan đến các loại phương tiện là trách nhiệm chung của toàn xã hội từ Chính phủ, các nhà sản xuất ô tô đến cả những người tham gia giao thông.

Biện pháp của Toyota đó là liên tục cải tiến công nghệ để giảm lượng khí thải CO2 ở tất cả các giai đoạn trong vòng đời của xe, bao gồm tất cả các giai đoạn phát triển và thiết kế, sản xuất, vận chuyển và bán hàng. Trong khâu phát triển và thiết kế sản phẩm, Toyota đã đưa ra một cách tiếp cận theo hai hướng nhằm giảm thiểu khả năng tiêu thụ nhiên liệu, đặc biệt trong đó là giảm lượng khí thải CO2. Để hoàn thành được mục tiêu này, Toyota đã giới thiệu các loại xe tiết kiệm nhiên liệu như các mẫu xe Hybrid, đặt nền tảng trong sự phát triển của các phương tiện sử dụng các nguồn năng lượng thay thế như xe chạy bằng pin nhiên liệu (FCV) và xe điện.

Nghiên cứu của Toyota về các phương tiện di chuyển thân thiện với môi trường bắt đầu từ năm 1968 khi phát triển hệ thống Hybrid. Thành quả đầu tiên của nghiên cứu này chính là sự ra mắt của hàng loạt xe Hybrid đầu tiên trên thế giới, trong đó nổi bật với mẫu xe Toyota Prius vào năm 1997. Một trong số các tính năng tiên tiến nhất trong công nghệ hybrid của Toyota đó chính là Toyota Hybrid Synergy Drive, một hệ thống thông minh mà liên tục có thể chuyển đổi giữa các động cơ điện và động cơ xăng, hoặc kết hợp được sức mạnh tổng hợp của cả hai loại động cơ, tùy thuộc vào điều kiện lái xe.

Toyota cũng đã nhanh chóng nhận ra rằng nhu cầu sử dụng các loại xe thân thiện với môi trường cần phải tăng theo tỷ lệ thuận của tất cả các xe bán ra. Để thúc đẩy mạnh mẽ hơn nữa sự thay đổi này, Toyota liên tục mở rộng và phát triển công nghệ xe Hybrid ở nhiều phân khúc từ xe con đến SUV và dòng xe thương mại.

Tính đến hết tháng 8 năm 2016, Toyota đã bán được trên 9 triệu xe Hybrid. Thay thế cho các dòng xe thông thường, Toyota Hybrid đã giảm tới 67 triệu tấn khí  thải CO2 và tiết kiệm 25 tỷ lít xăng,tương đương với lượng hấp thụ khí CO2 của một khu rừng nhiệt đới khoảng 22.000 km2.

Toyota tin rằng, để việc sử dụng xe hybrid phổ biến hơn nữa thì các mẫu xe hybrid cần phải đáng tin cậy như các mẫu xe thông thường. Để giải quyết điều này, Toyota tập trung nghiên cứu phát triển ắc quy cho xe hybrid để cấp nguồn cho các thành phần động cơ điện của xe hybrid. Những ắc quy được sản xuất bởi Primearth EV Energy, công ty chuyên tiến hành các thử nghiệm khác nhau về độ bền và độ tin cậy nhằm đảm bảo chất lượng.

Công nghệ hybrid cũng là công nghệ nền tảng cho các phương tiện sử dụng các nguồn năng lượng thay thế như Plug-In hybrid, xe điện và xe chạy bằng pin nhiên liệu mà Toyota đã nghiên cứu và phát triển hướng tới mục tiêu đa dạng hóa các nguồn năng lượng sử dụng cho xe.

Các chính phủ cũng đang có những hành động hỗ trợ các nhà sản xuất ô tô thông qua cung cấp các ưu đãi và trợ cấp để mua xe tiết kiệm nhiên liệu và các loại xe sử dụng nhiên liệu thay thế. Ngoài ra, chính phủ ở các nước phát triển như Nhật Bản, Mỹ và châu Âu còn hỗ trợ thông qua ưu đãi về thuế cho các doanh nghiêp ô tô. Đối với khí thải CO2 xuất phát từ tình trạng tắc nghẽn giao thông, chính phủ các nước cũng đang không ngừng cải thiện cơ sở hạ tầng để giảm thiểu ách tắc giao thông gây tăng lượng khí thải.

Tái chế cũng là một trong những yếu tô vô cùng quan trọng trong việc giải quyết sự cạn kiệt các nguồn tài nguyên thiên nhiên của Toyota. Từ những năm 1970, Toyota đã phát triển các sáng kiến hướng tới việc tái chế hiệu quả các nguồn lực đang gần cạn kiệt thay vì đơn giản là loại bỏ chúng. Tại Nhật Bản, các sáng kiến hiện đã được ứng dụng trong toàn bộ vòng đời của xe. Từ giai đoạn thiết kế sản phẩm tới hết vòng đời sử dụng, Toyota sử dụng các chi tiết có thể tái chế trong các sản phẩm của mình để từng bước tăng cường hơn nữa những nỗ lực trong lĩnh vực tái chế.

Hơn nữa, để đáp ứng sự gia tăng về mặt doanh số bán hàng của dòng xe Hybrid, Toyota đã phát triển một số sáng kiến lần đầu tiên trên thế giới, bao gồm việc thiết lập một mạng lưới tái chế ắc quy đổi ắc quy.

Cạnh đó, Toyota đang phát triển gây rừng và tái trồng rừng. Rừng hấp thụ CO2, hỗ trợ đa dạng sinh học và bảo tồn nguồn nước, tái tạo các nguồn tài nguyên thiên nhiên có thể tái chế được. Dự án Rừng sinh thái tại Nhật Bản mà Toyota gây dựng vào năm 1997 là một ví dụ tiêu biểu trong các sáng kiến về môi trường của Toyota. Kể từ đó, Toyota đã tăng cường các phương pháp trồng cây và phát triển các dự án Rừng sinh thái trên thế giới. Điều này thể hiện rõ nét qua những sinh cảnh xung quanh nhà máy Tsutsumi ở Nhật Bản và nhà máy Ban Pho ở Thái Lan và một số nơi khác. Điều này cho thấy những nỗ lực lớn của Toyota trong việc nâng cao  nhận thức về môi trường cho cộng đồng vì những khu vực này có thể mở cửa đón du khách tới tham quan.