Galaxy S5作为上代旗舰机型，正面跟S4依然十分相似, 屏幕尺寸沿袭惯例的“每次大一点”的传统达到了5.1吋。1080p，超级AMOLED面板的屏幕看起来跟S4的屏幕非常相近。屏幕下方是全新的集成了指纹识别功能的Home键，后退键以及多任务键。
三星在S5的背面采用了全新的类皮革质地的柔软后壳（与Nexus7类似），在提供可拆卸后盖设计的同时提供了IP67级的防水防尘性能，意味着S5可以在1米深的水中安全浸泡长达30分钟，同时S5将配备支持USB3.0标准的数据和充电接口。
Galaxy S5配备了一颗1600万像素具有4K视频采集功能的全新摄像头，这颗摄像头同时具备了在光照复杂的环境中进行实时HDR处理的能力。三星在S5上更新了内置的相机程序，提供了更加简洁易用的UI, 并且使用户可以在拍摄照片完成之后再使用内置的效果进行调整美化，而无需担心拍摄时相机是否处于最合适的模式。
Galaxy S5拥有一颗当时最快的2.5GHz的四核骁龙800处理器，2GB RAM，容量更大的2800mAh的电池，配合S5全新的低能耗模式续航能力可以获得至少20%的提升。 对LTE，蓝牙4.0，NFC的支持也一应俱全。内置16GB或32GB的储存空间，并支持MicroSD扩展。
全新的S Health应用将能够和三星的可穿戴式设备进行同步与互动，用户可以在健身的同时通过三星的设备收到实时的反馈和指导。同时三星在S5上第一次为手机配备了心率传感器，这枚传感器位于后盖的相机下方，只需五到十秒的时间就可以从指尖准确的读取用户的心率。
Galaxy S5的Home键支持指纹传感，但是与iPhone的操作方式有所不同，用户需要从上往下在指纹传感器上进行滑动操作完成识别，除了用来解锁屏幕，三星还通过指纹识别为用户提供了数据加密保护的新功能。
三星将会为Galaxy S5提供黑, 白, 蓝, 金 四种不同颜色。
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