卡罗拉双擎工作原理是低速时用电机工作，高速时用发动机工作。从启动到最后熄火，一共分为六个阶段：启动阶段、低速行驶阶段、中速行驶阶段、全速行驶、减速阶段、停车阶段。双擎的工作原理也在这六个阶段，让电动机以及发动机会调换启动，形成一个相辅相成的运行模式。

具体如下：

1、启动阶段：卡罗拉双擎油电混合动力系统在启动车辆时，发动机并不处于运行状态而是自动关闭，此时电动机会自动打开，在启动阶段卡罗拉双擎车单靠电动机就能瞬时提供最大扭矩，同时避免了噪音以及抖动。

2、低速行驶阶段：在车辆启动后低速行驶时，发动机还是不会运转，依然靠电动机驱动车辆。也就是说在达到发动机运转效率最高之前，卡罗拉双擎车只利用蓄电池的电能驱动车辆。因此，这时不磨损汽油，这也是卡罗拉双擎车会省油的主要原因，能够让发动机直接以最佳的状态介入。

3、中速行驶时阶段：当车速超过55公里/h时，发动机会启动，将会与电动机共同发力，根据实际行驶状况，行车系统会自动控制发动机的转数，这也是丰田引以为傲的智能系统，会根据实际行驶状况，搭配行星齿轮将输出功率和始终保持在最佳状态。同时在发动机启动后，自动分配“直接驱动车轮”和“用于发电”的这两种动力，前者推动汽车运动，后者为电池蓄电。

4、全速行驶阶段：有的时候市区需要超车，或者自己赶时间时，油门加大系统会自动控制发动机和电动机这两大动力一起做功，实现强劲顺畅的加速性能。将发动机以及电动机的能量通过混合到一起，形成一个1+1＞2的情况，瞬间的加速性能高出同等排量的普通汽车，也因此卡罗拉双擎车的百公里加速只需要10.39s就可以完成。

5、减速阶段：在减速的过程中，电动机自动转化为发电机，把制动后车身运转所产生的能量转化为电能储存在电池中，而普通车通常减速所产生的能量只能转化为热能最后消失。丰田的油电混合双擎动力系统，可将车辆的机械运动能量转化为电能，并加以再利用。这样能够跟发动机形成互补，发动机运转的时候能够发电，有了电能能够辅助发动机加速形成爆发， 长此以往油耗就这样不经意间被节约了下来。

6、停车阶段：碰到红灯停车时，发动机和电动机都会自动停止运转，与常规车型的发动机启停功能相似，这样就不会因为怠速而浪费汽油，也没有尾气排放。