سامسونگ گلکسی اس 20 اولترا دارای ابعاد 166.9 در 76 در 8.8 میلی‌متر و وزن 220 گرم است که البته از نظر ضخامت، این گوشی قطور و بسیار سنگین است اما باز هم 6 گرم نسبت به آیفون 11 پرو مکس وزن کمتری دارد.
سامسونگ بازهم از ترکیب شیشه و آلومینیوم در این گوشی هوشمند پرچم‌دار استفاده کرده است و بر این اساس، جنس بدنه S20 Ultra شیشه با فریم فلزی ساخته شده است؛ جایی که شیشه قاب پشتی و صفحه نمایش با گوریلا گلس 6 پوشیده شده‌اند و از نظر ضخامت و وزن سامسونگ گلکسی اس 20 آلترا از دیگر اعضای خانواده، هم ضخیم‌تر و هم سنگین‌تر است.
نمایشگر S20 Ultra شامل یک پنل 6.9 اینچی Dynamic AMOLED با رزولوشن 1440 در 3200 است که این پنل کاملا تخت می‌باشد و دیگر خبری از نمایشگرهای خمیده برای پرچمداران سامسونگ نیست؛ توجه به این نکته داستان را جالب‌تر می‌کند که بر اساس اعلام سایت تخصصی دیسپلی‌میت، صفحه‌نمایش سامسونگ گلکسی اس 20 آلترا موفق به کسب عناوینی از جمله بالاترین دقت رنگ، بیشترین مقدار روشنایی، بیشترین پوشش فضای رنگی و کمترین مقدار بازتاب صفحه شده است.
در بخش دوربین نیز که به باور بسیاری از کارشناسان مهم‌ترین قابلیت این گوشی هوشمند به حساب می‌آید، شاهد حضور دوربین چهارگانه هستیم که عبارتند از : سنسور 108 مگاپیکسلی با لنزی دارای گشودگی دریچه دیافراگم f/1.8 به همراه پشتیبانی از OIS و PDAF، سنسور 48 مگاپیکسلی با لنز پریسکوپی دارای گشودگی دریچه دیافراگم f/3.6 به همراه پشتیبانی از OIS و PDAF با قابلیت زوم هیبریدی 10x، سنسور 12 مگاپیکسلی با لنز اولترا واید دارای گشودگی دریچه دیافراگم f/2.2 به همراه پشتیبانی از AF و حالت تثبیت‌کنندگی حرفه‌ای (Super Steady) و سنسور TOF 3D.
از ماژول بحث‌برانگیز دوربین که بگذریم، نوبت به قدرت شارژدهی این گوشی‌هوشمند می‌رسد و در همین راستا گلکسی اس20 آلترا درون بدنه خود یک باتری 5000 میلی آمپر ساعتی دارد که نسبت به دو مدل دیگر سری گلکسی اس 20، ظرفیت بیشتری دارد، عمر باتری خوبی را برای کاربر رقم خواهد زد؛ با این وجود فست شارژ این دستگاه در حالت عادی طی مدت زمان 15 و 30 دقیقه می‌تواند 30 و 60 درصد باتری را پر کند که با این وجود کاربران دیگر نیازی به استفاده از شارژ فوق سریع 45 واتی نخواهند داشت. سامسونگ در این گوشی هوشمند از سیستم‌عامل اندروید 10 بهره گرفته که مبتنی بر رابط کاربری One UI 2.1 عمل می‌کند.