Apple Watch Series 9 został wyposażony w potężny czip SiP S9, który pozwala smartwatchowi pracować przez 18 godzin. Dwurdzeniowy procesor CPU posiada 5,6 miliarda tranzystorów. Jest to więcej o 60% niż w poprzedniej wersji pod nazwą S8. 4-rdzeniowy system Neutral Engine pozwala zegarkowi na szybsze przetwarzanie zadań opartych na uczeniu maszynowym. Zastosowana druga generacja Ultra Wideband (UWB) odpowiada za precyzyjniejsze lokalizowanie urządzenia. Poprawiono także wyświetlacz, który osiągając 2000 nitów, jest dosłownie dwukrotnie jaśniejszy niż to było do tej pory.