Cuối cùng chiếc iPhone 4S đã lộ diện với một nâng cấp phần cứng đáng kể. Máy đi kèm bộ xử lý Cortex A5 hiện đang sử dụng trên iPad 2, cho tốc độ nhanh gấp đôi Cortex A4 trước đây của iPhone 4. Bên cạnh đó, bộ xử lý giúp tốc độ xử lý đồ hoạn tăng gấp 7 lần - mang đến cơ hội cho các nhà phát triển qua những trò chơi chất lượng cao.
Pin của iPhone 4S đủ cho 14 giờ đàm thoại, 9 giờ Wi-Fi và 10 giờ xem video.
Không nằm ngoài dự đoán, máy ảnh của iPhone 4S có độ phân giải 8 MP với cảm biến BSI CMOS và cho tốc độ nhanh hơn 33% so với người tiền nhiệm.
iPhone 4S sẽ có hệ thống thu nhận sóng tốt hơn nhiều so với iPhone 4 và tốc độ download nhanh hơn gấp đôi. Máy có khả năng chuyển qua lại giữa 2 ăng ten cho 2 chế độ thu-phát cho chất lượng thoại cao hơn. Dù không có 4G nhưng tốc độ iPhone 4 sẽ không thua kém so với các máy hỗ trợ mạng 4G LTE. Máy sẽ hỗ trợ cả 2 mạng GSM và CDMA.