В отличие от большинства других «умных» часов, в Samsung Gear S установлены 3G-модуль и слот для SIM-карт, благодаря чему гаджет может самостоятельно совершать и принимать звонки.
Samsung Gear S основан на 2-ядерном процессоре Samsung Exynos с тактовой частотой 1 ГГц и работает на базе Tizen OS, а не Android Wear. В часах используются 512 МБ RAM, 2-дюймовый Super AMOLED дисплей с разрешением 360x480 пикселей, 4 ГБ встроенной памяти, Bluetooth 4.0, Wi-Fi и аккумулятор ёмкостью 300 мАч.