一加手机3上延续一加经典的弧度和棱线，坚持对称的中轴线设计，正面采用第4代大猩猩玻璃，2.5D弧度屏幕，一加手机3采用5.5英寸1080P AMOLED屏幕。一加手机3配备LPDDR4 6GB内存，64GB UFS 2.0闪存是迄今速度最快的闪存。采用高通骁龙820处理器顶配版（2.2GHz）。拍照方面，一加手机3后置1600万像素摄像头，采用索尼IMX298传感器，f/2.0大光圈，单个像素1.12μm，配备PDAF相位对焦功能。前置800万像素摄像头，辅有经过优化的前置视频美颜模式，自拍、视频聊天，甚至进行网络直播都更清晰自然。此外，还搭载了DASH闪充技术，5V/4A低压大电流充电模式，可实现30分钟充电60%，40分钟充电80%的速度。