三星S5搭载了一块5.1英寸的AMOLED显示屏，分辨率为1920×1080像素，屏幕像素密度达到432ppi，显示效果非常细腻。在硬件配置方面，三星S5搭载了当时最新的高通骁龙801处理器，主频为2.5GHz，辅以2GB的运行内存和16GB/32GB的机身存储空间，性能非常强劲。

在拍照方面，三星S5配备了一颗1600万像素的后置摄像头，支持光学图像防抖和4K视频录制，前置摄像头则为200万像素。这款手机的摄像头性能在当时来说还是非常不错的，能够满足绝大多数用户的拍照需求。

三星S5还配备了一块2800mAh的可拆卸电池，续航能力非常不错。同时，这款手机还支持IP67级别的防水防尘，能够在水下1米深的地方浸泡30分钟而不损坏。

在功能方面，三星S5搭载了当时最新的Android 4.4.2操作系统，并加入了三星自家的TouchWiz UI。这款手机还支持多窗口功能，能够同时运行多个应用程序。