Модель кардинально отличается от предыдущих смарт-часов линейки Gear корейского производителя тем, что в Gear S предусмотрена встроенная поддержка сотовых сетей 3G. В результате часы способны принимать и отправлять сообщения или совершать звонки, даже находясь за пределами Bluetooth-подключения со смартфоном или сети Wi-Fi.
Смарт-часы оборудованы сенсорным 2-дюймовым AMOLED-дисплеем с разрешением 360 x 480 пикселей. Аппаратной основой стал двухъядерный процессор с тактовой частотой 1 ГГц, 512 МБ оперативной памяти. Емкость литий-ионного аккумулятора составляет 300 мАч. Причем по обещанию производителя, время автономной работы от одной подзарядки может достигать двух дней. Samsung Gear S обладают защитой от воды с сертификатом IP67, могут выдержать погружение на глубину 1 метра в теяение 30 минут.