Der A13 Bionic verfügt über eine von Apple entwickelte 64-Bit-Armv8.4-A-Sechskern-CPU mit zwei Hochleistungskernen, die Lightning heißen und mit bis zu 2,66GHz takten, und vier energieeffizienten Kernen, Thunder genannt, die mit bis zu 1,73GHz takten. Den Lightning-Kernen stehen je 128KiB L1I und 128KiB L1D zur Verfügung, der gemeinsame L2 ist 8MiB groß. Den Thunder-Kernen stehen je 48KiB L1I und 32KiB L1D sowie ein gemeinsamer 4MiB L2 zur Verfügung. Für beide reklamiert Apple ein Leistungsplus von 20%.
Erstmals verbaut Apple spezielle Einheiten (AMX genannt) zur Beschleunigung von Matrizenberechnungen für KI-Anwendungen. Sie sollen bis zu sechsmal schneller ablaufen als eine Berechnung durch die CPU und dabei eine Billion Rechenvorgänge pro Sekunde (1 TOps) erreichen.
Der A13 Bionic integriert einen von Apple entwickelten Grafikprozessor (GPU) mit vier Shaderclustern sowie eine dedizierte neuronale Netzwerk-Hardware (NPU) mit 8 Kernen. Beide sollen laut Apple bis zu 20% schneller sein als im Vorgänger Apple A12 Bionic.
Im SoC ist der M13-Motion-Koprozessor integriert und ein dem gesamten SoC zur Verfügung stehender System-Cache ist 16MiB groß.
Der A13 Bionic wird bei TSMC in einem 7-nm-FinFET-Verfahren 'N7P' hergestellt und enthält 8,5 Milliarden Transistoren, er ist 98,48mm² groß. Das SoC mit der Bezeichnung APL1W85 bildet zusammen mit 4GiB (3GiB im SE) LPDDR4X-RAM einen PoP (Package-on-Package), hergestellt in TSMCs InFO-Packaging-Verfahren, das Speicherinterface ist 64Bit breit.