Xét trên tổng hiệu năng hoạt động của CPU, vi xử lý Apple A9 sử dụng lõi kép hai nhân xung nhịp 1,85 GHz cho tác vụ mượt mà, nhanh hơn 70% so với A8, còn về các tác vụ đồ họa (GPU), nó nhanh hơn 90% nhờ bộ xử lý đồ họa 6 nhân của chip đồ họa PowerVR GT7600 6 nhân thay cho chip PowerVR GX6450 4 nhân. Ngoài ra, khi so sánh chip Apple A9 với các loại vi xử lý cho máy tính để bàn sử dụng chip Intel Skylake, hiệu năng của nó được coi là “nhanh hơn 80% số máy tính xách tay được bán ra trong vòng 12 tháng qua” và đánh bại hoàn toàn với tất cả các phân khúc được ra mắt từ trước năm 2016. Mức tiêu thụ điện năng của Apple A9 được Apple cho là sử dụng tiết kiệm hơn so với người tiền nhiệm của mình.

Loại chip này cũng sở hữu một bộ xử lý phụ mới với tên gọi bộ xử lý chuyển động M9. Nhờ bộ xử lý này, người sử dụng iPhone có thể kích hoạt Siri chỉ bằng cách nói “Hey Siri” dù kể cả khi máy đang ở chế độ khóa. Apple A9 còn mang đến bộ cảm biến tín hiệu hình ảnh mới với khả năng lấy nét tốt hơn, giảm nhiễu hơn và chi tiết trên da được làm nổi bật hơn. Con chip A9 mở rộng khả năng xử lý định dạng HEIF và 8-bit với 10-bit HEVC.