以前のiPhoneシリーズは3.5インチの画面だったが、縦に長くした4インチの画面になった。液晶ディスプレイはインセル型タッチパネルを採用し、従来に比べて薄型・軽量化を実現した。

チップにはApple A6が採用され、これによりCPUとグラフィック性能がiPhone 4Sと比較して最大2倍の処理能力となった。通信機能では、第3世代移動通信システム(3G)の次世代通信技術であるLong Term Evolution (LTE)に対応した。

そのほか、カメラ機能は前面カメラ（インカメラ）が720pの高精細度の撮影が可能となった。SIMカードはAppleが先導して開発したnanoSIMを採用し、iPhone 4で採用されていたmicroSIMよりも44%小型化が実現された。また、30ピンのDockコネクタも8ピンのLightningコネクタに変更、厚さも7.6mmと従来よりも薄くなった。