iPhone 6 Plusに引き続き64bitアーキテクチャとなっており、パフォーマンスはCPUが70%、GPUが90%向上したとしている。採用されたモーションコプロセッサーのM9はSoCに組み込まれており、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。