iPhone 4S和iPhone 4相比，在外观方面基本没有变化。同样是3.5英寸的屏幕，960 x 640像素的分辨率。背后摄像头提升至800万像素，光线通过率提高73%，最大光圈为F2.4，拍照效果可与一般卡片机媲美。还支持1080p高清视频的录制，并具有画面稳定系统和实时消噪功能。

在硬件方面，iPhone 4S配备A5双核处理器及双核显示核心，CPU速度是iPhone 4的两倍，图形性能则是iPhone 4的7倍，电池续航能力提升。搭载了最新的iOS 5操作系统，支持iCloud云服务，支持基于Siri的语音系统。iOS 5还包括全新的通知中心、iMessage即时通信功能、Newsstand报刊杂志、Reminders提醒事项等功能。