Nokia Lumia 520 là điện thoại đầu tiên trên thị trường sử dụng nền tảng SOC (System on Chip) với bộ xử lý Qualcomm Snapdragon S4 2x, tốc độ 1 GHz, RAM 512 MB, đồ họa rời Adreno 305, kết nối 3G, Wi-Fi, Bluetooth,... Lumia 520 được sản xuất với màn hình IPS 4 inch siêu cảm ứng, độ phân giải 800 x 480 pixel, mật độ điểm ảnh 233 ppi, cao hơn nhiều so với Lumia 620, 720 và 820. Máy dùng màn hình với lớp cảm ứng cực nhạy có thể dùng móng tay hay găng tay tương tác, đặc biệt với những người có mồ hôi tay, mức độ tương tác cảm ứng vẫn không sai lệch.

Mặt trước của điện thoại là lớp kính chống trầy và vẫn ngữ nguyên thiết kế đặc trưng cho các dòng Lumia chạy Windows Phone 8 với 3 nút cảm ứng Back, Start và Search. Các nút bấm đều tập trung ở cạnh bên phải, bao gồm các nút điều chỉnh âm lượng, phím tắt/mở nguồn và phím chụp hình nằm ở góc phải; phía trên là lỗ cắm tai nghe 3.5mm và phía dưới là cổng kết nối USB. Camera của Lumia 520 với độ phân giải 5MP có thể tự động lấy nét nhưng lại không có đèn LED. Điện thoại không hỗ trợ camera trước, la bàn kỹ thuật số và chỉ có một micro thu tiếng, chứ không có micro chống ồn như trên Lumia 620. Lumia 520 có 8GB bộ nhớ trong và có thể hỗ trợ thẻ nhớ lên đến 64GB.

Nắp lưng của Lumia 520 sử dụng chất liệu nhựa polycarbonate, chỉ mang một màu chứ không phải loại nhựa hai lớp như Lumia 620. Nó có 5 màu cơ bản là trắng, đen, xanh, vàng và đỏ. Việc mở nắp lưng của Lumia 520 hơi khó, do người dùng cần cạy nắp ở phía rìa máy. Để thay thẻ nhớ và SIM của máy, cần phải tháo pin ra trước. Khe SIM của máy không phải là loại dùng lẫy, do vậy khi lấy SIM ra hơi khó khăn với những người không có móng tay.

Pin điện thoại có dung lượng 1.430 mAh, lớn hơn so với dung lượng của Lumia 620 chỉ 1.300 mAh. Lumia 520 cũng mỏng và nhẹ hơn so với Lumia 620, nhưng lại có thiết kế dài hơn và có màn hình lớn hơn. Để giảm chi phí sản xuất thì Nokia đã loại bỏ một số điểm như công nghệ hiển thị Nokia ClearBlack, camera mặt trước, NFC, đèn flash và cảm biến la bàn.