Bên trong Galaxy Tab S3 là chip Snapdragon 820, con chip được dùng trong Galaxy S7 năm ngoái, nhưng vẫn có đủ khả năng chạy hầu hết ứng dụng và game hoàn hảo. Điểm đáng ngạc nhiên là Tab S3 chỉ chạy Android 6.0 trong khi phiên bản mới nhất là Android 7.1.

Thiết bị sở hữu màn hình AMOLED 9.7 inch sắc nét, hỗ trợ HDR, mang đến màu sắc phong phú hơn và màu tối đẹp hơn. Có 4 loa trên Tab S3 để nghe âm thanh rõ hơn khi xem phim và chơi game. Samsung khẳng định máy biết khi nào bạn cầm nó và sẽ tự động hiệu chuẩn loa để đưa ra âm thanh hợp lý nhất từ 4 loa.

Mặt sau của Tab S3 làm từ kính, khiến nó trở thành một trong các tablet đẹp nhất hiện tại. Tuy nhiên, điểm trừ là dễ bám vân tay và mất khá nhiều thời gian để lau sạch chúng. Ngoài ra, ở mặt sau còn có camera 13MP và mặt trước là camera 5MP.