1987年5月、モデルチェンジ。日本市場では販売が振るわなかった5ドアリフトバックは、カローラでは廃止されたが、「シエロ」のサブネームを与えられ、スプリンターに残された。
同年8月にワゴンをモデルチェンジ。同年10月にセダンにフルタイム4WDが追加される。なお、この代から北米仕様のカローラセダンは、4ドアセダンのみの販売になる。また1988年2月、二代目となったスプリンターカリブも90系カローラのプラットフォームに変更され、モデルに加わる。
典型的なキープコンセプト（特にセダン・FX）でのモデルチェンジだったが、特に最上級グレードであり、販売の中心となった「SEリミテッド」（後期型では「SEリミテッドG」）の内外装は、当時のマークIIクラスに肉迫する高級感と高い品質感が特徴で、装備面でも電動格納式リモコンドアミラー、ワンタッチパワーウィンドウや高級モケットシート、エレクトロニック・ディスプレイメーター、TEMSといった、それまでひとクラス上にしかなかった装備が数多く採用された[29]ことでクラスレス化を謳い、のちのバブル景気へと繋がる好景気との相乗効果もあり大ヒットとなった。
キャッチコピーは前期型は「ニッポンの自動車の新しい物語が始まります。」、後期型は「この国のセダン」。
エンジンは1500cc以上はすべてDOHC16バルブとされ、1300ccSOHC12バルブのキャブレター（2E型）、1500ccハイメカツインカムのキャブレター（5A-F型）とEFI（5A-FE型）、1600ccのハイメカツインカム（4A-F型）とスポーツツインカム（4A-GE型）を搭載。この他、1800ccディーゼルエンジン（1C-II型）が用意された。なお、1600ccハイメカツインカムは4WD専用とされた。1988年5月の一部改良ではセダンの1500SEリミテッドに5A-FE型が追加される。
モデル後期の1989年5月には、1500cc及び1600ccエンジンがすべてEFI（電子制御燃料噴射）化され、1500ccに追加された「SEリミテッドG」のみカムシャフトのプロフィールを変更し既存の5A-FEに対し出力を11馬力向上させた5A-FHE型ハイメカツインカム[30]が設定されるとともに、2C-III型2000ccディーゼルエンジンを搭載する4WDモデルが追加された[31]。1800ccディーゼル1C-IIを1C-IIIに換装、1300cc2Eは電子制御キャブレターとなった。また、パワーウインドウのスイッチも前席のみドアアームレストに内蔵された。
また、このモデルからフルタイム4輪駆動モデルが設定されているが、搭載されるエンジンやトランスミッションごとにシステムが異なり、ガソリンエンジンのMT車にはメカニカル・デフロック付フルタイム4WD、ガソリンエンジンのAT車には電子制御油圧式ハイマチック4WD、後期に追加されたディーゼルエンジン車（MTのみ設定）にはビスカスカップリング・センターディファレンシャル式のフルタイム4WDが搭載された。リアも駆動輪となった4WD車には、AE85型/AE86型カローラレビン・スプリンタートレノ用の燃料タンクや4リンク・リジッド・コイル式のリアサスペンションなど、FR用のコンポーネントが流用されていた[32]。