Оригинальный Galaxy S5 был собран на чипсете Snapdragon 801 с 4-ядерным процессором с частотой 2.5 ГГц. Новый процессор также работает с частотой 2.5 ГГц, но использует ядра Krait 450. Также чипсет снабжен графическим процессором нового поколения - Adreno 420.

Другие изменения включают поддержку LTE Cat. 6 (по сравнению с Cat. 4 у первой модели), скорость скачивания до 300Mbps (по сравнению с 150Mbps). Скорость передачи данных осталась без изменений - 50Mbps.

Samsung Galaxy S5 Plus оснащен 5.1-дюймовым экраном с разрешением 1080p, 16 мп камерой с возможностью записывать видео в формате 2160p, 2 ГБ оперативной и 16 ГБ встроенной памяти, аккумулятором емкостью 2800 мАч. Размеры и вес смартфона остались без изменений.