Thiết kế của hai phiên bản Galaxy Tab S gần như tương đồng nhau, máy có độ mỏng chỉ 6.6 mm bằng 5 thẻ tín dụng xếp chồng lên nhau, viền xung quanh máy được Samsung sử dụng lớp viền vàng đồng giả kim loại tạo nên sự sang trọng cho sản phẩm. Mặt sau của máy có hoa văn lỗ tròn giống như trên Galaxy S5 giúp máy có độ bám tốt đồng thời chống bám dấu vân tay cũng như mồ hôi khi sử dụng lâu.

Giống như những mẫu máy tính bảng đang được bán trên thị trường hiện nay, Galaxy Tab S 8.4 và 10.5 đều có khả năng thực hiện cuộc gọi, gửi tin nhắn SMS, MMS như những mẫu smartphone Android thông thường. Trong khi mẫu 8.4 hỗ trợ loa trong đàm thoại thì mẫu 10.5 phải dùng tai nghe để thực hiện cuộc gọi do kích thước quá to.

Điểm đáng chú ý trên Tab S chính là khả năng hiển thị trên màn hình khi Samsung một lần nữa sử dụng màn hình Super AMOLED trên mẫu tablet mới của mình (trước đây là mẫu Galaxy Tab 7.7) nhưng được đẩy lên độ phân giải QHD (2560x1440 pixel) có mật độ điểm ảnh 359 ppi cho bản 8.4 inch và 288 ppi cho bản 10.5 inch. Với màn hình AMOLED độ tương phản của Tab S gấp 100 lần so với màn hình LCD thông thường tạo được chiều sâu cho hình ảnh đồng thời gam màu rộng đạt hơn 94% cho hình ảnh được hiển thị tốt, góc nhìn rộng và sáng hơn nhưng vẫn tiết kiệm được điện năng.

Galaxy Tab S 8.4 và 10.5 đều có cấu hình khá tương đồng với VXL 8 nhân Exynos (bao gồm 2 VXL lõi tứ Cortex-A15 tốc độ 1,9 GHz và Cortex-A7 tốc độ 1,3 GHz), RAM 3 GB, bộ nhớ trong 16 GB có thể mở rộng bằng khe cắm thẻ nhớ lên đến 128GB. Bộ độ Tab S sử dụng giao diện Magazine UX trên hệ điều hành Android 4.4.2 với giao diện được tùy biến giống như trên Galaxy S5. Ngoài ra Samsung còn trang bị thêm camera chính độ phân giải 8.0 Mpx có khả năng quay video chuẩn Full HD 1080p và camera phụ có độ phân giải 2,1 Mpx.

Về tính năng, Samsung trang bị cho Tab S khả năng bảo mật bằng vân tay như trên S5 nhưng người dùng có thể chia nhiều tài khoản trên cùng một chiếc máy tính bảng với mỗi tài khoản là một dấu vân tay riêng, ngoài ra còn có chức năng Siêu tiết kiệm pin, tính năng giả lập smartphone trên tablet SileSync 3.0, tính năng Remote PC...

Cả hai sản phẩm đều được sản xuất ở Việt Nam với hai màu trắng và đồng (Dazzling White, Titanium Bronze). Pin máy có dung lượng 4900 mAh cho bản 8,4 inch và 7900 mAh cho bản 10,5 inch.