Xuất hiện đầu tiên trên các dòng Samsung S10 và S10 plus, chip xử lý Exynos 9820 được xây dựng trên kiến trúc CPU 8 nhân của Exynos 9820 được Samsung gọi là "tri-cluster" khá giống của Kirin 980, gồm có hai nhân CPU thế hệ thứ 4 tùy chỉnh, hai nhân lớn Cortex A75 (hiệu suất cao) và bốn nhân nhỏ Cortex A55.
Sản xuất trên quy trình 8 nm LPP FinFET, mà theo Samsung công bố mức tiêu thụ điện năng sẽ ít hơn 10% so với quy trình 10 nm. Đây là lần đầu tiên, dòng chip Exynos 9 của Samsung được tích hợp bộ xử lý mô phỏng thần kinh chuyên dụng NPU, mang đến khả năng tính toán nhanh hơn gấp 7 lần so với thế hệ tiền nhiệm.
Exynos 9820 hỗ trợ màn hình độ phân giải 4K, hỗ trợ 4G LTE Cat.20 8CA cao nhất cho tốc độ đường truyền tối đa là 2 Gbps. Chip mới này cũng hỗ trợ bộ nhớ flash UFS 2.1/3.0 và quản lý PUF key cấp phần cứng. Hiệu suất đa nhân trên Exynos 9820 tăng 15% và đơn nhân tăng 20%. Hiệu suất tổng thể của chip mới này tốt hơn 40% so với thế hệ tiền nhiệm.
Exynos 9820 hỗ trợ tối đa năm cảm biến, bao gồm cảm biến hồng ngoại để cho phép nhận dạng khuôn mặt. Đối với trường hợp camera đơn: Phía trước hỗ trợ 22 MP, phía sau là 22 MP. Còn camera kép phía sau hỗ trợ tối đa 16 MP, quay video 8K tốc độ 30fps và 4K tốc độ 120fps, và cũng hỗ trợ codec HEVC/H.264/VP9 10 bit.
Exynos 9820 song hành cùng GPU Mali-G76 MP12 mang đến hiệu suất tốt hơn 40% so với GPU trong Exynos 9810 và cải thiện 35% hiệu quả năng lượng. Để so sánh, Kirin 980 chỉ có GPU Mali-G76 MP10.