第二代谷歌无人车是基于雷克萨斯 RX 450H 混合动力 SUV 改造的
谷歌第二代无人驾驶车原型车近期在加州山景城(Mountain View)的电脑历史博物馆(Computer History Museum)展出。这辆第二代无人车是基于白色雷克萨斯 RX 450H 混合动力 SUV 改造的，而此前第一代无人车是基于丰田油电混合车普瑞斯改造的。与第一代无人车相比，雷克萨斯 RX 450H 改造的第二代无人车除了顶部的激光传感器依然相当明显，其他传感器都设置得非常隐蔽。
车辆的前后方和两侧都贴有明显的谷歌无人车标志。谷歌无人车的控制驾驶原理是通过车子四周安装的诸多传感器，持续不断地收集车辆本身以及四周的各种精确数据，通过车内的处理器进行分析和运算，再根据计算结果来控制车子行驶。无人车会借助 GPS 设备与传感器，精准定位车辆位置以及前行速度，判断周围的行人、车辆、自行车、信号灯以及诸多其他物体。
汽车中控部分和普通款没有太大区别，只是多了一个红色的按键。这是无人车的 Kill 按键，一旦出现问题，按下就可以立即恢复到人工驾驶模式。如果驾驶座的司机踩下刹车，也可以立即恢复到人工驾驶模式。
在车内还可以看到两个摄像头，一个向内一个向前。其中设在后视镜上、向前的摄像头带有一个自动对焦的专业镜头。这是方向传感器，用于判断车辆前行方向，具体作用类似于人体的内耳(负责传感头部速度)。
在这辆雷克萨斯的车顶带有一个 360°旋转的激光全息传感器，可以几乎同时感应到车子前、侧与后方的状况。传感器收集的数据会通过绿色的数据线，输入到位于车辆右后侧的处理器中。这个激光传感器也可以让无人车进行全球精准定位。车前原本L型的雷克萨斯车标也被拆除，取而代之的是一个雷达传感器；用于测量前方距离以及车辆速度，以便判别前方车况，控制车辆安全加速与减速。
车胎轮毂上也带有位置传感器，用于探测车轮转动，帮助车辆进行定位。谷歌无人车的心脏——处理器位于车辆的右后侧，来自各个传感器的数据信息都会通过数据导线传输到这里，通过软件进行分析和处理，以便精确传感与判断无人车附近的不同物体。除了分析和判断无人车周围物体目前的位置，无人车还需要通过软件进行计算，准确预判每个物体可能的下一步位置。最后无人车会根据所有收集的数据做出安全驾驶的决策，包括控制车速以及周围车距。
在谷歌无人车的“眼”中，周围的车辆、自行车以及行人会以不同的颜色和形状进行展现。汽车还会精准探测前方的道路标识以及指示灯，严格按照交通规则行驶。谷歌无人车不会分心，不会疲劳驾驶，不会危险变道，对周围的突发状况也有迅速的反应时间。
但是谷歌无人车只适用于谷歌地图已经完全覆盖的道路，因为如果没有谷歌地图的数据，无人车就无法提前判别道路的各种状况，例如限速、限高、信号灯位置等情况。
谷歌无人车项目总监克里斯·乌姆森(Chris Urmson)表示，每年全球有 120 万人因为交通意外而死亡，其中超过 90% 都是人为因素造成的。如果可以提供一种永远专注和永不分心的技术，那么就有十倍的机率来挽救生命，从而让世界变得更好。这就是谷歌无人车技术的开发目的。
2008 年谷歌基于丰田普瑞斯改造出了他们的第一辆无人车 Pribot。从 2012 年开始，谷歌无人车开始陆续获得内华达等州的许可进行上路测试。而 2015 年，加州将为谷歌无人车颁发正式牌照。
实际上，在湾区的 101、280 等高速公路上遇到谷歌无人车已经是司空见惯了。谷歌无人车就像普通车一样在道路上行驶，但车内总是有并不驾驶的驾驶员，以备在紧急情况下控制车辆。
由普瑞斯和雷克萨斯组成的谷歌无人车队迄今已经在道路上安全行驶了超过 80 多万公里，其中包括复杂的旧金山市区道路，没有发生主动交通事故。只有两次在停车等待信号灯时被其他车从后方追尾，或许是后车司机盯着无人车导致分心。
今年 5 月份，谷歌联合创始人谢尔盖·布林(Sergey Brin)发布了第三代谷歌无人车。新款无人车的设计非常革新，彻底废除了传统汽车的方向盘、后视镜、油门踏板和刹车踏板，乘坐者只有通过“启动”和“停止”两个按键来控制汽车。为了避免无人车出现故障，谷歌在第三代无人车中设置了两套控制系统，即便一套失灵也有备用系统可以控制汽车，杜绝汽车失控的意外情况。
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