Nowego Galaxy wyposażono w czterordzeniowy procesor Qualcomm Snapdragon 801 (2,5 GHz) z GPU 578 MHz. Pojemność RAM-u wynosi 2 GB, a wewnętrznej pamięci 16 albo 32 GB, z możliwością poszerzenia kartą mikro-SD (do 128 GB).

Główna kamera ma 16 Mpix rozdzielczości. Według producenta autofokus wyostrza obraz w 0,3 sek. Można również wybrać „Selective Focus”, zwiększając ostrość wybranych detali. Z przodu znajduje się 2,1-megapikselowa kamerka.
 
Wśród modułów łączności jest USB 3.0, NFC, LTE kategorii 4 (150/50 Mb/s) oraz Wi-Fi w standardzie 802.11ac ze zwiększającym przepustowość rozwiązaniem 2×2 MIMO. Funkcja nazwana Download Booster przyspiesza transfer danych poprzez równoczesne korzystanie z Wi-Fi i LTE.

Preistalowany system operacyjny to Android 4.4.2. W pakiecie aplikacji jest m.in. skaner linii papilarnych, czujnik zbliżeniowy, czujnik ruchu (IR), pulsometr, przyspieszeniomierz, żyroskop, kompas, barometr, czujnik oświetlenia RGB. S5 można skomunikować z urządzeniami Samsung Gear.

Obudowa tak jak u poprzedników jest z plastiku, ale certyfikowana zgodnie z normą P67 (odporna na wodę i pył). Tył jest perforowany, dostępny w czterech kolorach: miedzianym, błękitnym, czarnym i białym.

Pojemność baterii smartfona wynosi 2800 mAh. Waga urządzenia to 145 gramów.

Galaxy S5 pojawi się na rynku w kwietniu. Cena nie została ujawniona.