2 納米與新一代處理器架構
天璣 9600 Pro 採用台積電 2 納米製程，CPU 採用 2+3+3 全大核設計，包括兩個時脈達 4.55GHz 的 C2-Ultra 核心、三個 4.35GHz C2-Pro 核心，以及三個 3.1GHz C2-Pro 核心。
L2、L3 及 SLC 緩存容量合共達 34.5MB，並率先支援速度更高的 LPDDR6 記憶體及 UFS 5.0 閃存。聯發科表示，CPU 單核心效能較上代提升 17%，多核心效能提升 15%，多核心功耗最多降低 61%。
CPU 與 NPU 深度整合
天璣 9600 Pro 整合雙 NPU 架構及智能體 AI 引擎。第二代超高能效 NPU 結合低功耗感應器中樞，功耗較上代降低 40%。第十代 NPU 1090 專為裝置端 AI 運算而設，預填充運算速度提升 51%，每瓦可生成的詞元數目增加 55%。
新一代生成式 AI 引擎 3.0 的 INT4 運算能力提升一倍，支援混合注意力運算及大型模型壓縮技術，最高可在裝置端運行參數規模達 300 億的混合專家模型。
智能體 AI 引擎 3.0 透過雙 NPU 協同運作，配合天璣智算融合架構，進一步整合 CPU 與 NPU。系統可按需要分配效能、電力及記憶體資源，並透過 NPU 2.0 改善能源效益，讓智能體 AI 以較低功耗在背景持續運作，提供更即時及主動的功能。
強化 AI 隱私及數據安全
面對 AI 處理大量個人資料帶來的安全風險，天璣 9600 Pro 加入具備防篡改保護的硬件信任根、可防禦未來量子攻擊的抗量子密碼技術，以及建基於 pKVM 的主動式 AI 私隱隔離機制，提升用戶資料安全。
新一代 GPU 支援最高 185fps
天璣 9600 Pro 配備新一代 Arm G2-Ultra NX MC12 圖像處理器，效能較上代最多提升 27%，功耗最多降低 24%，光線追蹤效能亦提升 18%。
全新的天璣神經網絡渲染架構結合圖像處理器與 AI 運算，配合動態緩存架構，提升遊戲畫質及流暢度。平台最高支援 185fps 遊戲，並提供第三代光線追蹤引擎、OMM 光線追蹤硬件加速、倍幀技術 4.0 及天璣星速引擎。新平台亦率先引入光線追蹤管線技術，支援多種材質反射效果，令遊戲畫面更細緻逼真。
影像處理器同步整合 NPU
天璣 9600 Pro 配備新一代 Imagiq 1290 影像訊號處理器，可輸出 4K 120fps 電影級 Log 原始影像，並支援最高 17EV 高動態範圍技術。它亦是首批支援新一代 H.266 硬件解碼的手機處理器，支援 BT.2020 端到端影像流程，以及最低 1 nit 亮度的 OverDrive 多幀補償技術。
全新天璣智能影像架構可讓影像訊號處理器與 NPU 協同運算，實現精準合成多個景深畫面的全景深運算光學影像技術，同時提供 60fps 專業運動追焦。配合 AI 語意分析引擎，平台亦可輸出還原真實色彩的 CS-ISP 4K 60fps 電影級影片。
網路功能也 AI
天璣 9600 Pro 亦將 AI 引入連線功能。天璣 AI 選網技術 2.0 可智能切換流動網絡基站，減少網絡延遲；AI Wi-Fi 速度調校技術可在訊號密集的環境中推算最佳傳輸速度；AI 定位技術 2.0 則可更有效搜尋衛星，提高定位準確度。
平台支援最高 7.4Gbps 下載速度、350MHz 頻寬及五載波聚合的 5G Sub-6GHz 網絡。Wi-Fi 7 可同時連接三個頻段，另支援藍牙 6.2，以及跨裝置即時轉接來電。使用兩部手機的用戶，可透過藍牙直接接聽另一部手機的來電。
天璣 9600M，天璣 9500 AI 重生版
同步發表的天璣 9600M，基本規格源自天璣 9500，同樣採用台積電 3 納米製程，CPU、GPU 架構及時脈均與天璣 9500 相同。主要升級是圖像處理器加入天璣神經網絡渲染架構，能夠整合 GPU 與 NPU 運算，將部分新一代圖像及 AI 功能帶到價格較相宜的旗艦手機。
OPPO Find X10 Pro Max 國際首發
天璣 9600 Pro 發表後，vivo 將於 9 月 21 日在中國發表 X500 系列，預計會率先採用這款處理器。國際市場方面，OPPO 已確認 Find X10 Pro Max 將成為首款搭載天璣 9600 Pro 的旗艦手機，但暫時仍未公布海外發表日期。