チップにはApple A9を採用、パフォーマンスはCPUが70%、GPUが90%向上したとしているバッテリー駆動時間が向上したほか、各種センサーの常時起動性能の向上も計られ、Siriが常時起動状態となりいつでも「Hey Siri」と呼びかけることでSiriを呼び出すことが可能となった。指紋認証システムのTouch IDも第2世代となり、指紋認証が従来よりも高速化している。

外見上はiPhone 6とほぼ同じであるが、ケースにApple WatchSportsでも使用されたアルミニウム7000シリーズが採用され、強度は前世代比較で2倍以上と言われている。 その一方で厚さが0.2mm、重量が20g増加している。フロントガラスはイオン強化ガラスを採用。またカラーバリエーションは従来のシルバー、ゴールド、スペースグレイと、新たにローズゴールドが加わった4色となる。

ディスプレイは新たに「3D Touch」という新たな昨日が追加されている。ディスプレイのバックライトに組み込まれた容量性センサーが圧力を検出する。これにより軽く押し込む「Peek」と深く押し込むと「Pop」という動作が追加され、例えばメールでは一覧上で軽く押し込むとプレビューを表示することができ、さらに深く押し込む事で全文を表示することができる。