Das Samsung Galaxy S II ist trotz einer Tiefe von gerade einmal 8,49 Millimeter beeindruckend ausgestattet. Das Smartphone hat einen 1 Gigahertz schnellen Dualcore-Prozessor, eine 2-Megapixel-Frontkamera, eine 8-Megapixel-Kamera auf der Rückseite, die neben Fotos auch Full-HD-Videos aufnimmt, ein Gyroskop wie das iPhone 4 und optional einen NFC-Sensor. Das Galaxy S II unterstützt HSPA mit einer Geschwindigkeit bis zu 21 Megabit pro Sekunde, Wlan n inklusive des Multimedia-Protokolls DLNA und Wifi Direct, mit dem sich Geräte ohne Umweg über einen Router oder PC direkt miteinander verbinden können.
Außerdem gibt es A-GPS, einen digitalen Kompass, Bluetooth 3.0, ein UKW-Radio und 16 oder 32 Gigabyte internen Speicher, der mit microSD-Karten um weitere 32 Gigabyte aufgerüstet werden kann. Sogar ein 1650 mAh starker Akku hat in dem ultraflachen Gehäuse des Galaxy S II Platz gefunden. Das Kraftpaket wird über einen 4,3 Zoll großen Touchscreen mit einer Auflösung von 800x480 Pixel bedient. Die von Samsung selbst entwickelte Displaytechnologie Super AMOLED Plus bietet sattes Schwarz, leuchtende Farben, große Betrachtungswinkel und soll sogar bei Sonnenlicht noch sehr gut ablesbar sein.
Als Betriebssystem kommt Android 2.3 zum Einsatz. Samsung hat es beim Galaxy S II um etliche eigene Anwendungen erweitert. Der Social Hub Premium bündelt die Kontakte aus verschiedensten Quellen, der Readers Hub bietet Zugriff auf über 2,2 Millionen Bücher, 2000 Zeitschriften und 2300 Magazine weltweit. Darüber hinaus gibt es einen Game Hub und einen Music Hub, einen Übersetzer, der Sprache in Text umwandelt und Text in Sprache sowie Kies Air, eine Anwendung mit der die Inhalte auf dem Handy über das heimische Wlan-Netz drahtlos mit dem PC synchronisiert werden. Außerdem bietet Samsung eine Reihe spezieller Geschäftsanwendungen an, mit denen das Telefon aus der Ferne verwaltet werden kann.