Ранее носивший кодовое наименование Wayne, Tegra 4 оснащён 72 выделенными ядрами графического процессора NVIDIA GeForce - что в шесть раз мощнее графики Tegra 3 - и позволяет обеспечивать качественную поддержку игр и дисплеи более высокого разрешения. В него включены 4-ядерные приложения наиболее усовершенствованного ядра чипа ARM, Cortex-A15, обеспечивающего в 2,6 раза более быстрый просмотр веб-страниц и качественное выполнение приложений.
Среди новшеств процессора Tegra 4 отмечаются его архитектура вычислительной фотографии (Computational Photography Architecture), автоматически обеспечивающая фотографии и видео высокого динамического диапазона (HDR) за счёт одновременного использования вычислительной мощности графического, центрального процессоров и процессора сигнала изображения камеры.

Tegra 4 также обеспечивает глобальную поддержку передачи голоса и данных по стандарту 4G LTE посредством опционального чипсета, процессора пятого поколения NVIDIA Icera i500. Более эффективный и имеющий размеры 40% от стандартных модемов, i500 обеспечивает увеличение производительности более чем в 4 раза по сравнению со своим предшественником.
Рассчитанный на максимальную энергоэффективность, Tegra 4 включает ядро второго поколения, отвечающее за экономию электроэнергии при стандартном использовании, и технологию дисплея Prism 2 для сокращения электроэнергии, расходуемой на подсветку при одновременном отображении графики.

Его функции HDR позволяют снимать изображения, включая сделанные с использованием вспышки, так, как их видит человеческий глаз - с детализацией как ярких, так и тёмных областей.