iPhone 5 sử dụng iOS, hệ điều hành di động của Apple[10], có độ mỏng 7,6mm, chiều ngang của máy vẫn được giữ nguyên như các phiên bản trước đó (58.6 mm), trong khi chiều dài đã được kéo dài ra. Nặng 112 gam, iPhone 5 nhẹ hơn iPhone 4S tới 20%.

iPhone 5 có màn hình kích thước 4 inch với độ phân giải 1136 x 640 pixel, tỷ lệ 16:9, hiển thị 5 hàng icon trên màn hình, hỗ trợ người dùng xem phim tốt hơn, độ bão hòa màu cũng cao hơn 44% so với phiên bản tiền nhiệm.

Máy hỗ trợ kết nối LTE Cat3 100/50 Mbps, HSPA 42.2/5.76 Mbps, EV-DO Rev.A 3.1 Mbps cùng Wi-Fi 802.11 a/b/g/n băng tần kép. Bộ vi xử lý A6 tiến trình 32 nm trên iPhone 5 có tốc độ nhanh gấp 2 lần so với chip A5 được sử dụng trên iPhone 4S, và mạnh gấp 2 lần về khả năng hiển thị đồ họa. iPhone 5 được trang bị PowerVR SGX543MP4 3 nhân (266 MHz) và CPU lõi kép 1.3 GHz Swift - ARM v7 based. So với iPhone 4s, RAM của iPhone 5 tăng gấp đôi: 1 GB (LPDDR2-1066 eDRAM).[11] Tương tự phiên bản trước, bộ nhớ trong có các phiên bản tùy chọn là 16GB, 32GB và 64GB.

iPhone 5 có máy ảnh cảm biến 8 megapixel giống như trên iPhone 4S, nhưng cảm biến nhỏ hơn đến 25% so phiên bản trước kế nó. Đặc biệt camera của phiên bản mới hỗ trợ chế độ chụp toàn cảnh Panorama, cho dung lượng ảnh chụp tương đương với 28 megapixel. iPhone 5 có thể quay video 1080p với khả năng chống rung, nhận diện được khuôn mặt 10 người và đặc biệt hơn là có thể chụp ảnh ngay khi quay phim. Camera trước 1.3 MP có khả năng quay video HD 720p 30fps.

iPhone 5 có hệ thống âm thanh bao gồm 3 microphone: một ở dưới chân máy, một ở gần Camera trước của máy và một ở giữa Camera sau và đèn Flash - microphone thứ 3 này có tác dụng chống ồn cho iPhone khi bạn nghe điện thoại ở những nơi ồn ào, hỗ trợ 5 loa với 2 loa ở phía trước. Diện tích loa của iPhone 5 bé hơn 20% so với người tiền nhiệm. iPhone sử dụng cổng kết nối 8 chân "Lightning" có thể đảo ngược, và nhỏ hơn đến 80% so với cổng 30 chân của các thế hệ iPhone trước. iPhone 5 sử dụng Nano-SIM. Pin Li-Po cung cấp thời gian sử dụng lên đến 8 giờ khi dùng LTE, mạng 3G để duyệt web, 10 giờ khi dùng WiFi duyệt web, 10 giờ xem video, thời gian chờ 225 giờ, và nghe nhạc liên tục trong 40 giờ.