Новый процессор семейства Exynos сделан по той же технологии, что и Exynos 7 Octa 7420 — с нормой проектирования 14 нм и транзисторами плавникового типа (FinFET), однако, в отличие от него, представляет собой интегрированную однокристальную систему, основанную на 64-разрядной архитектуре ARMv8 и с модемом, поддерживающим категории 12 и 13 спецификации LTE Rel.12 (скорость загрузки данных до 600 Мбит/с и передачи до 150 Мбит/с с объединением несущих частот).

В процессоре Exynos 8 имеется четыре ядра ARM Cortex-A53 и четыре специализированных ядра разработки Samsung. В компании утверждают, что такая комбинация обеспечит как высокую производительность, так и экономию энергии. В Exynos 7420 тоже было восемь ядер — высокопроизводительные и экономичные в так называемой «конфигурации bigLITTLE», но все они были разработками ARM, а не Samsung. Для работы с графикой в Exynos 8 используется процессор Mali T880. В этом году компания Samsung стала использовать собственные процессоры Exynos во всех сериях флагманских моделей смартфонов, тогда как раньше в некоторые страны поставлялись варианты с процессорами Qualcomm Snapdragon. Компания Qualcomm выпустила новый процессор Snapdragon 820, но будут ли его использовать в Samsung, пока неизвестно.