2007年初，在Yoshihiko Kanamori的领导下，L10系列GS的研发工作启动，设计流程于2009年在新任总裁兼首席执行官Akio Toyoda的指导下最终定稿。量产车型于2010年10月6日在日本提交了设计专利，概念变体则于2011年3月29日提交。2011年4月，Lexus在当年的纽约国际车展上展出了LF-Gh概念车（Lexus Future Grand-Touring Hybrid），预示了未来Lexus车型的设计方向。LF-Gh采用了大型纺锤形前格栅，新闻稿进一步指出其内饰设计包含模拟时钟。汽车记者们将LF-Gh概念车视为第四代Lexus GS外观的预示。
第四代GS于2011年8月在加利福尼亚州的Pebble Beach Concours d'Elegance上全球首发。该车展示了LF-Gh纺锤格栅更为内敛的版本，而整体外部尺寸与上一代几乎相同。L形LED前日间行车灯和后LED管状灯是新的设计特征。第四代GS是丰田董事长Akio Toyoda重振Lexus品牌激情、更好地与在美国市场份额不断增长的德国豪华汽车制造商竞争的核心举措。据报道，Toyoda最初反对为新车型所做的造型选择，但后来感谢了说服他批准该项目的设计团队。与前三代不同，第四代GS并非基于任何Crown车型，因为它构建在独立的New N平台上。
首发时，第四代车型以搭载V6发动机并匹配六速自动变速箱的后轮驱动GS 350（GRL10）形式亮相。提供三种驾驶模式，从节能的Eco到Sport S和Sport S+，后者可实现更具运动感的变速箱换挡和发动机油门设置，以及悬架减震器和转向调整。底盘经过重新设计，整体整备质量得以降低。为减少簧下质量，新款GS的所有悬架部件均采用铝材。GS 350 F Sport为后轮驱动车型增加了后轮转向系统以提升操控性。标配更大的14英寸制动器以及19英寸F Sport轮毂、新前保险杠、后扰流板、F Sport方向盘、F Sport座椅和配备AVS可调减震器的新悬架系统。
重新设计的内饰采用了Lexus Remote Touch鼠标控制器系统取代了之前的触摸屏，并连接到一个分屏显示的12.3英寸（310毫米）宽屏仪表板显示屏。
它还搭载了一项新技术——节能+气流控制（S-FLOW），这是全球首个仅将空气输送到车内乘员所在位置的系统，旨在维持和提升舒适性的同时改善燃油效率。
其他内饰功能包括Mark Levinson环绕声系统。提供前排18向电动座椅；标配10向电动座椅。可选功能还包括预碰撞系统、抬头显示器、盲点监测、车道保持辅助和驾驶员监测系统。
GS 350和GS 250等车型及其F Sport变体于2012年1月26日在日本开始销售，随后GS 450h和GS 450h F Sport于2012年3月19日上市。第四代车型在美国的销售于2012年2月开始，包括GS 350和GS 350 F Sport，混合动力版本则在几个月后跟进。一款排量更小的车型GS 250（GRL11）在2011年广州车展上亮相，面向中国、日本、澳大利亚和英国市场销售，但不包括美国。
GS 450h（GWL10）额定功率为256千瓦（343马力），现采用阿特金森循环设计，其燃油经济性比上一代GS 450h提升了35%，且综合EPA燃油效率评级（31 mpg）高于306马力的GS 350（23 mpg）。混合动力版和标准版的后备箱空间均有所改善。GS 450h标配全LED大灯和竹饰内饰。该车于2011年法兰克福车展上揭幕。
GS 300h混合动力车型搭载一台2.5升阿特金森循环直列四缸发动机，采用源自第三代IS的D-4S直喷技术。该车于2013年上海车展上亮相。该车在中国、欧洲、亚洲、澳大利亚和新西兰上市销售，但不包括美国。
这是面向欧洲市场的Lexus GS 300h版本，配备2.5升阿特金森循环四缸发动机（181PS）、两台电动机、带12.3英寸显示器的硬盘导航系统和Lexus Connected Services、Mark Levinson音响系统、DVD播放器以及带显示器的后视摄像头等功能。该车于2014年1月11日上市。
改款GS于2015年8月在蒙特雷汽车周上首次亮相。变化包括推出搭载2.0升8AR-FTS涡轮增压发动机的GS 200t变体以取代GS 250，以及对3.5升V6发动机的升级，现升级至2GR-FKS规格，采用阿特金森循环并基于之前的2GR-FSE发动机特性。其他变化包括外观元素的修改（包括前后饰条、外部照明、轮毂和侧裙板）、新的主动安全功能以及改进的信息娱乐系统。GS 200t在2018年北美车型年更名为GS 300。
2018年，Lexus在欧洲市场停产GS，并用已在北美和部分亚洲国家销售的前轮驱动ES取代。Lexus发布新闻稿称，GS的生产将于2020年8月结束[更新]。
GS的高性能“F”版本GS F于2015年北美国际车展上揭幕。它于2015年11月在美国上市，面向2016车型年。
GS F搭载一台5.0升2UR-GSE V8发动机，在巡航速度下采用阿特金森循环，在7100转/分时可输出348千瓦（473 PS；467马力）的最大功率，在4800-5600转/分时可输出527牛⋅米（389磅⋅英尺）的扭矩。它与爱信制造的丰田AA80E八速变速箱匹配。GS F配备了Brembo四轮助力盘式制动器，带防抱死制动系统（ABS）、电子制动力分配（EBD）和制动辅助（BA），用于VDIM的垂直G传感器，带三种操作模式（标准、绕桩或赛道）的后托森差速器或扭矩矢量分配差速器（TVD），单筒充气减震器和球节式稳定杆，下半部分带有F网格图案的纺锤形格栅，抬高的前发动机罩，前冷却导管，L形前翼子板导管，源自LFA的专属组合仪表（一个大型中央安装的转速表，根据驾驶模式变化，数字和模拟速度表，差速器扭矩矢量监测，G力计，机油和水温表，里程信息和秒表），以及椭圆形截面粗握方向盘。
