三星GALAXY S5行货的四个版本已经通过了国家无线电管理局的设备型号核准，其型号分别为SM-G9006V、SM-G9008V、SM-G9009D以及SM-G9098。其中，SM-G9008V和SM-G9098将针对中国移动推出，主要差别在于SM-G9008V支持TD-LTE 4G网络，而SM-G9098则是一款3G智能手机。而三星SM-G9009D的身份则是GALAXY S5的电信版本，但同样不支持4G网络，至于三星SM-G9006V则针对联通推出，支持TD-LTE 4G网络。
----高通骁龙801
三星为Galaxy S5选择了高通的芯片骁龙801处理器。如果依照Galaxy S4的先例，配备该芯片的机型将会在美国地区上市。对比骁龙800，该芯片得到了一些细微的提升，比如集成的4G LTE和802.11ac Wi-Fi。这款芯片的CPU为四核心的2.5GHz Krait 400，GPU则是Adreno 330。
总的来说，高通提升了CPU、GPU、数字信号处理器、相机感光元件和内存的性能，同时保持了软件和其余功能和旗下其他处理器的兼容性，目的是为了加入厂商的研发。骁龙801可带来更高的图像质量，以及升级的移动图形和游戏性能，更高速度的SD卡存储，以及面向中国的双SIM卡硬件支持。
对比Galaxy Note 3所使用的骁龙800，骁龙801的相机感光元件速度提升了45%，图形速度提升了28%，CPU速度提升了14%，数字信号处理器速度提升了18%，内存速度提升了17%。
虽然骁龙801对比骁龙800的提升很有限，但比起Galaxy S4所使用的骁龙600却是很大的提升。骁龙600和800是在同一时间发布的，但600上市时间要更早一些，这也许就是为什么三星会给Galaxy S4选择骁龙600而非800。
----三星Exynos 5422
除了移动设备之外，三星还会为这些产品制作处理芯片。他们已经是世界上最大的内存芯片制造商了，同时也在努力推动自己的应用处理器产品线。三星的Exynos被旗下众多产品所使用，这一次，部分地区的Galaxy S5也会采用Exynos系列的芯片。
但是，三星在64位处理器技术上面对比其他竞争对手还有所欠缺，同时他们也没有一款整合了应用处理器和调制解调器的智能手机芯片。三星表示他们的确会制作这样一款芯片，但目前的策略依旧是制作独立的应用处理器。
在部分Galaxy S5机型当中，三星将会使用Exynos 5422处理芯片。它总共拥有8枚ARM核心，而非骁龙801的4枚。这款芯片采用了ARM的big.LITTLE架构，其中四枚核心的主频最高可达2.1GHz，主要用于处理繁重任务;另外四枚核心的主频最高为1.5GHz，主要负责简单的轻量级任务。当手机需要大量的计算性能时，所有8枚核心可以同时运行，而如果性能需求非常小，芯片可仅让一枚小核心单独运行。
