PlayStation 4 została oparta na architekturze procesora x86-64. Konsola jest wyposażona w 8 GB pamięci RAM typu GDDR5. Procesorem konsoli jest 8-rdzeniowy, 64-bitowy układ oparty na mikroarchitekturze „Jaguar”, zaprojektowany przez firmę AMD z taktowaniem 1,6 GHz na każdy rdzeń. Za wyświetlanie grafiki odpowiada układ AMD Radeon o mocy obliczeniowej 1,84 TFLOPS. Procesor jak i układ graficzny zostały zintegrowane na tej samej płytce krzemowej (tzw. Accelerated Processing Unit). Napęd Blu-ray PlayStation 4 odtwarza płyty z prędkością 6x oraz DVD 8x. Dodatkowo posiada porty komunikacyjne USB 3.0, Bluetooth 2.1, kartę sieciową w standardzie 802.11n (Wi-Fi 802.11 b/g/n oraz DLNA), złącze HDMI oraz wyjścia audio. W konsoli znajduje się wymienny dysk twardy o pojemności 500 GB.

W konsolę została wbudowana funkcja nagrywania filmów z rozgrywki.

W konsolę wbudowano system Remote Play, który dzięki technice strumieniowej pozwala na granie w tytuły z PlayStation 4 na przenośnej konsoli PS Vita. System powstał przy współpracy z firmą Gaikai.

Pomimo że Sony zrezygnowało z wstecznej kompatybilności sprzętu, gry z poprzednich wersji konsoli będzie można uruchomić za pomocą usługi grania w chmurze na platformie „PlayStation Now”, która powstała dzięki współpracy z firmą Gaikai. Pozycje z PlayStation Network nie zostaną bezpośrednio przeniesione na nową platformę. Gry będą dostarczane w postaci cyfrowej. Ze względu na różnicę w architekturach konsoli PS4 i poprzednika, na nowy sprzęt będzie można przenieść tylko wybrane tytuły z PlayStation Network.

Konsola umożliwia wyświetlanie filmów i zdjęć w standardzie 4K Ultra HD. Obsługuje również technologię 3D.

Gry są wyświetlane w rozdzielczości 1080p, oraz 720p.