Apple Watch Series 3 sử dụng chip xử lý lõi kép mới, mạnh hơn chip cũ đến 70%. Loại chip không dây W2 do Apple thiết kế trên AppleWatch 3 cũng tiêu thụ năng lượng ít hơn 40%. Ngoài ra, đồng hồ này còn được tích hợp cảm biến đo độ cao để sử dụng trong việc theo dõi các hoạt động leo trèo.
AppleWatch 3 được trang bị kết nối dữ liệu LTE, do đó nó có thể gọi và nhận cuộc gọi như iPhone.
Apple Watch Series 3 cũng được cải thiện tính năng đo nhịp tim (heart rate - số lần tim đập trong một phút), và có thể cảnh báo bạn nếu nhịp tim bạn có dấu hiệu tăng lên trong quá trình nghỉ ngơi, hoặc khi bạn đang ngủ.