OnePlus 15 оснащений найновішим процесором Qualcomm Snapdragon 8 Elite Gen 5, виготовленим за передовою 3-нм технологією. Цей чіпсет демонструє потужну продуктивність завдяки 8-ядерній архітектурі із двома ядрами Oryon V3 Phoenix L на частоті 4,6 ГГц та шістьма ядрами Oryon V3 Phoenix M на 3,62 ГГц. У тестах Geekbench смартфон набирає 3709 балів в одноядерному та 11000 балів у багатоядерному режимі, що набагато перевершує попередні покоління.

Графічний процесор Adreno 840 на частоті 1,2 ГГц забезпечує плавну роботу найвимогливіших застосунків та ігор. Смартфон пропонує різні конфігурації пам'яті: базову версію з 12 ГБ оперативної пам'яті LPDDR5X та 256 ГБ накопичувача, а також топову модель з 16 ГБ оперативної пам'яті та 1 ТБ швидкого сховища UFS 4.1.

OnePlus 15 обладнань дивовижною батареєю ємністю 7300 мА·рік на основі технології кремній-вуглець (Si/C Li-Ion). Це на 1300 мА·год більше, ніж у попередньої моделі OnePlus 13, що забезпечує роботу смартфона протягом цілого дня навіть за інтенсивного використання.

Смартфон підтримує швидкий провідний зарядний пристрій 120 Вт SuperVOOC, який дає змогу зарядити батарею з 0% до 100% лише за 41 хвилину. За перші 15 хвилин заряджання батарея накопичує приблизно 34% ємності. Бездротове зарядне пристрій 50 Вт AirVOOC також доступне, як і функції зворотного бездротового та проводового заряджання. Для власників зарядних пристроїв із підтримкою Power Delivery смартфон сумісний із зарядкою до 55 Вт через PD із PPS.

OnePlus 15 вистав у трьох елегантних кольорах: Infinite Black (абсолютний чорний), Sand Storm (піщана буря) та Ultra Violet (ультрафіолет). Версія Sand Storm отримала унікальне покриття на основі аерокосмічної технології Micro-Arc Oxidation (MAO), яке робить середню раму та декор камери в 3,4 рази міцнішим за алюміній і в 1,3 рази міцнішим за титан.

Смартфон має найвищий рівень захисту IP68, IP69 та IP69K. Рейтинг IP68 гарантує повну пилонепроникність і захист від занурення у воду на глибину до 2 метрів протягом 30 хвилин. IP69 та IP69K забезпечують захист від високотемпературних струменів води під високим тиском з будь-якого напрямку, навіть із близького відстані. Смартфон має рівномірні рамки навколо екрана товщиною всього 1,15 мм, що створює естетично збалансований зовнішній вигляд.

OnePlus 15 підтримує всі сучасні стандарти зв'язку: 5G, Wi-Fi 7, Bluetooth 6.0 та NFC. Смартфон оснащений ультразвуковим сканером відбитків пальців під екраном, який працює швидко та надійно навіть із вологими пальцями. Користувачі можуть додати до 5 відбитків пальців та використовувати сканер для розблокування програм та платежів. Також доступна функція розблокування обличчям.

Стереодинамики смартфона працюють із системою OReality Audio, яка замінила попередню технологію. OReality пропонує різні профілі звуку для налаштування аудіовідачі під різні типи контенту. Порт USB-C 3.2 забезпечує швидке передавання даних та заряджання.