Apple Watch Series 4最显著的变化在于外观，过去的38毫米和42毫米表盘两版本升级成40毫米与44毫米，表盘虽然增大，但由于屏幕的全新圆角设计使“屏占比提高”，手表并未增大太多，显示面积却增大了30%以上。不锈钢表壳的Apple Watch Series 4增加了全新的金色版本。

侧边的数码表冠和联系人按键不再是实体按键，而是加入了Taptic实体震感的虚拟按键，但数码表冠依旧可以转动。左侧的MIC移动到了表壳右侧，扬声器从新设计，增强通话质量。手表背面升级成全陶瓷和蓝宝石玻璃材质，从而增强手表的蜂窝网络。

手表支持24小时心率监测，当检测到佩戴者出现心率异常时，手表会进入SOS紧急服务，立刻拨打紧急联系人的电话，并向该号码发送一条预警短信。在陀螺仪和加速计的支持下，手表能够感知佩戴者是否跌倒，当检测到跌落式，同样会启动SOS紧急服务。

硬件方面，搭载的S4处理器性能比前代提升了一倍之多，无线芯片由W2升级到W3，蓝牙版本也升级到了5.0。全型号升级到16GB的存储容量，心率传感器进行大幅度升级的同时，又新加入了电极式心率传感器。