W kwietniu 2000 roku wprowadzono na rynek drugą generację modelu RAV-4. Zachowano dotychczasową koncepcję ogólną, ale wzrosły gabaryty pojazdów. Od początku w ofercie znalazły się dwie wersje nadwoziowe: krótka w układzie trzydrzwiowym i długa z nadwoziem pięciodrzwiowym. Rozstaw osi obu wersji zwiększono o 8 cm, w stosunku do poprzedników. Większe nadwozia zapewniały lepsze warunki podróży, a ich stylistyka była bardziej wyrazista.

Nowością w gamie europejskiej tych pojazdów była wersja uproszczona, z napędem na koła przednie i z silnikiem o pojemności skokowej 1,8 dm3, dostępna tylko z trzydrzwiowym nadwoziem. Silnik o pojemności 2,0 dm3 został zmodernizowany w kierunku poprawy osiągów. Wprowadzono w nim system zmiany faz rozrządu VVT (Variable Valve Timing). Wersja amerykańska napędzana była benzynowym silnikiem o pojemności 2,4 dm3.

W 2001 roku rodzina tych pojazdów została powiększona o modele napędzane turbodoładowanym silnikiem Diesla o pojemności 2,0 dm3. Samochody z ta jednostką wyróżniały się dodatkowym przetłoczeniem na pokrywie silnika.

Większą modernizację tych pojazdów przeprowadzono w połowie 2003 roku. Zmiany zewnętrzne polegały na wprowadzeniu odmiennych zderzaków, przednich lamp i wlotu powietrza. We wnętrzu zmieniono konsolę centralną i wzbogacono wyposażenie. Rozszerzono stosowanie bazowego silnika o pojemności 1,8 dm3.

Zakończenie produkcji samochodów drugiej generacji nastąpiło wiosną 2006 roku.