AirPods Pro có thiết kế được cải tiến nhiều so với trước đây với phần thân chứa pin ngắn hơn và được làm xiên thay vì thẳng, bên cạnh đó tai nghe dạng in ear với đệm silicon giúp đem lại chất lượng âm thanh tốt hơn, đồng thời tích hợp tính năng chống ồn chủ động. Ngoài ra AirPods Pro còn có hệ thống ven điều áp giúp mang lại sự dễ chịu cho người dùng thường thấy trên các tai nghe in ear.
Sản phẩm sử dụng chip H1 do Apple thiết kế với 10 nhân xử lý âm thanh. Apple cho biết con chip có khả năng xử lý audio độ trễ thấp, chống ồn chủ động thời gian thực, cho chất lượng âm thanh cao cấp adaptive, hỗ trợ Siri nhanh chóng.
Tính năng đáng chú ý nhất của sản phẩm lần này là chống ồn chủ động với 2 micro ở trong và ngoài tai có khả năng xử lý tín hiệu âm thanh ở bên ngoài lên đến 200 lần mỗi giây. Mỗi tai nghe sẽ xử lý tiếng ồn độc lập giúp mang lại khả năng chống ồn tốt nhất. Bên cạnh khả năng chống ồn, model này có thêm chế độ Transparency cho phép người dùng có thể nghe được âm thanh bên ngoài trong khi đang nghe nhạc hay gọi điện. Tính năng này giống với chế độ Ambience Sound của Sony. Người dùng có thể chuyển đổi các chế độ, chơi nhạc hay nhận cuộc gọi bằng cách bóp vào phần thân của tai nghe, Apple sử dụng cảm biến lực để điều khiển tai nghe mới của mình thay vì chạm như trước.
Chất lượng âm thanh được nâng cấp khi có thêm tính năng Adaptive EQ tự động điều chỉnh âm thanh của từng bài hát. Apple cũng trang bị một bộ khuếch đại cho AirPods Pro giúp tái tạo âm thanh tốt hơn và giảm đi việc bị méo tiếng.
AirPods Pro có thời lượng pin 5 tiếng khi nghe nhạc. Nếu mở chế độ chống ồn chủ động thời gian sử dụng giảm xuống còn 4,5 tiếng và 3,5 tiếng nếu sử dụng để gọi điện thoại. Hộp đựng AirPods Pro có tích hợp pin giúp nâng tổng thời gian sử dụng lên 24 tiếng nếu dùng nghe nhạc và 18 tiếng gọi điện. Apple tích hợp sạc không dây chuẩn Qi cho model của mình, sản phẩm vẫn sử dụng dây sạc lightning. AirPods Pro chỉ có duy nhất màu trắng thay vì nhiều màu như tin đồn trước đó.