Apple vẫn giữ nguyên tắc hai năm một thiết kế cho sản phẩm của mình nên iPhone 6s không có khác biệt gì về thiết kế so với thế hệ trước ngoài việc máy dày và nặng hơn. Apple cũng bổ sung thêm màu vàng hồng cho iPhone 6s bên cạnh 3 màu xám, bạc và vàng đã có từ thế hệ trước.

Với những người từng dùng iPhone 6, bản 6s không mang lại nhiều cảm giác mới lạ ngoài việc máy cầm đầm tay hơn. Để phân biệt với bản cũ của năm ngoái, trừ màu vàng hồng, iPhone 6s có logo chữ S nằm ở mặt sau máy. Chất liệu chế tạo vỏ iPhone 6s là nhôm series 7000 có độ cứng tốt hơn nhiều so với thế hệ trước. Bên cạnh đó, Apple cũng đã thêm vào các gioăng cao su nhỏ bên trong giúp sản phẩm có khả năng chống nước nhẹ, mặc dù hãng không công bố tính năng này.

iPhone 6s vẫn sử dụng màn hình Retina HD độ phân giải 750 x 1.334 pixel với kích thước 4,7 inch như thế hệ trước. Màu sắc tái tạo rất tốt, không khác nhiều so với thực tế, góc nhìn rất rộng và lớp kính phân cực mới giúp quan sát ngoài trời rất tốt mà ít khi bị bóng hay lóa. Kích thước 4,7 inch vốn đã quen thuộc với những người dùng iPhone 6 nên việc cầm và sử dụng bằng một tay vẫn dễ dàng, đồng thời, các ứng dụng đã hỗ trợ tối đa cho chuẩn màn hình này của Apple nên rất tiện lợi.

Bên cạnh đó, điểm mới là Apple đã trang bị công nghệ cảm ứng lực 3D Touch lên màn hình iPhone 6s. Với công nghệ này, ngoài các tính năng vuốt và chạm như trước đây, người dùng còn có thể bấm nhẹ vào các ứng dụng, hình ảnh… để xem trước nội dụng hoặc các tuỳ chọn. 3D Touch sử dụng khá hay và tiện lợi, tuy nhiên, hiện nay chưa có nhiều ứng dụng hỗ trợ tính năng này.

Do tích hợp thêm lớp cảm ứng 3D Touch nên iPhone 6s cũng dày và nặng hơn thế hệ trước mặc dù có cùng thiết kế và kích thước.

iPhone 6s chạy hệ điều hành iOS 9 mới nhất của Apple, tuy nhiên, hệ điều hành này vẫn chưa được hoàn thiện hẳn. Một số người vẫn gặp lỗi như máy tự tắt khi để ở chế độ tắt màn hình, lúc này, việc cần làm là bấm nút Home và phím nguồn giữ trong 10 giây để máy khởi động lại.

Một cải tiến đáng giá trên iPhone 6s là cảm biến vân tay trên nút Home nhạy hơn so với thế hệ trước. Khi sử dụng thực tế, gần như không có độ trễ khi dùng cảm biến vân tay để mở khoá.

iPhone 6s được nâng cấp mạnh về camera khi camera trước được nâng độ phân giải lên 5 megapixel ngang tầm với các đối thủ Android hiện nay, còn camera sau được nâng lên 12 megapixel từ 8 megapixel kể từ thời iPhone 4s. Đặc biệt, màn hình phía trước có thể tự động bật sáng hơn 3 lần để tạo ánh sáng cho các bức hình chụp selfie thay vì tích hợp đèn flash ra phía trước. Bên cạnh đó, tính năng Live Photo cho phép quay lại một đoạn video khoảng 3 giây trước và sau khi chụp tương tự như tính năng Zoe trên các smartphone của HTC trước đây.

Apple cho biết camera mới sử dụng công nghệ "Cô lập rãnh sâu" - nhằm phân cách các điốt và giúp nhận biết ánh sáng chính xác hơn. Chất ảnh không có nhiều khác biệt so với thế hệ trước ngoài việc có độ phân giải cao hơn.

Điểm nổi bật là máy hỗ trợ quay video 4K, tuy nhiên, người dùng phải vào trong phần cài đặt của máy để chỉnh độ phân giải thay vì chỉnh trực tiếp trên ứng dụng camera.

Bên cạnh đó, khá nhiều mẫu iPhone 6s tại Việt Nam xuất hiện lỗi "đơ" camera khi mới khởi động.

Apple nâng cấp mạnh về phần cứng cho iPhone 6s nhưng lại không nhắc tới điều này tại lễ giới thiệu. iPhone mới sử dụng chip A9, nhanh hơn 70% so với chip A8 ở bản cũ, khả năng đồ họa mạnh hơn tới 90%, nhưng quan trọng nhất là dung lượng RAM được nâng lên mức 2 GB, gấp đôi ở iPhone 6. Máy hoạt động tốt mượt mà nhưng khi so sánh thực tế với iPhone 6, người dùng sẽ không cảm nhận được nhiều khác biệt với các ứng dụng thông thường.

Dung lượng pin trên iPhone 6s có dung lượng giảm xuống 1.715 mAh, thấp hơn con số 1.810 mAh trên iPhone 6 nhưng thời lượng sử dụng không hề bị giảm. Máy vẫn có khả năng sử dụng với tần suất cao cho một ngày làm việc khoảng 8 tiếng, còn những người dùng bình thường có thể sử dụng hơn một ngày.