Thiết kế tổng thể của Galaxy Alpha là sự tiến hoá của Galaxy S5, kết hợp khung kim loại và dát cạnh kim cương.[1][13] Với độ dày 6,7 mm (0,26 in), Samsung cho rằng Galaxy Alpha là smartphone mỏng nhất của công ty.[14]

Bản quốc tế của Alpha sử dụng octa-core, vi xử lý Exynos 5430; bao gồm bốn lõi 1.8 GHz Cortex-A57, và bốn lõi 1.3 GHz Cortex-A53. Exynos 5430 là vi xử lý điện thoại đầu tiên sử dụng quy trình sản xuất 20 nm HKMG.[1][15][16] Bản quốc tế sẽ còn là thiết bị đầu tiên kết hợp XMM7260 modem của Intel cat 6 hỗ trợ LTE Advanced.[17] Bản Mỹ sẽ bao gồm vi xử lý 2.5 GHz Snapdragon 805; cả hai phiên bản sẽ bao gồm 2 GB RAM.[17]

Galaxy Alpha có màn hình 720p 4,7 in (120 mm) Super AMOLED, và có máy ảnh chính 12 megapixel, cảm biến vân tay và nhịp tim, và pin rời 1860 mAh. Thiết bị bao gồm 32 GB không bao gồm bộ nhớ mở rộng, chạy Android 4.4.4 "KitKat" với giao diện tuỳ biến TouchWiz của Samsung.[1][17]