OnePlus 15 обладнаний найновішим процесором Qualcomm Snapdragon 8 Elite Gen 5, виготовленим за передовою 3-нм технологією. Цей чипсет демонструє потужну продуктивність завдяки 8-ядерній архітектурі з двома ядрами Oryon V3 Phoenix L на частоті 4,6 ГГц і шістьма ядрами Oryon V3 Phoenix M на 3,62 ГГц. У тестах Geekbench смартфон набирає 3709 балів у 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 і 256 ГБ накопичувача, а також топову модель з 16 ГБ оперативної пам'яті й 1 ТБ швидкого сховища UFS 4.1.

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

Смартфон підтримує швидкий дротовий 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. Бездротовий зарядний пристрій 50 Вт AirVOOC також доступний, як і функції зворотного бездротового та дротового заряджання. Для власників зарядних пристроїв із підтримкою Power Delivery смартфон сумісний із зарядкою до 55 Вт через PD з PPS.

OnePlus 15 представлений у трьох елегантних кольорах: Infinite Black (абсолютний чорний), Sand Storm (піщана буря) і 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 алюмінію і в 1,3 рази міцніший за титан.

Смартфон має найвищий рівень захисту IP68, IP69 і IP69K. Рейтинг IP68 гарантує повну пилонепроникність і захист від занурення у воду на глибину до 2 метрів упродовж 30 хвилин. IP69 і IP69K забезпечують захист від високотемпературних струменів води під високим тиском із будь-якого напрямку, навіть із близької відстані. Смартфон має рівномірні рамки навколо екрана завтовшки 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 і NFC. Смартфон обладнаний ультразвуковим сканером відбитків пальців під екраном, який працює швидко та надійно навіть із вологими пальцями. Користувачі можуть додати до 5 відбитків пальців і використовувати сканер для розблокування програм і платежів. Також доступна функція розблокування обличчям.

Стереодинаміки смартфона працюють із системою OReality Audio, яка замінила попередню технологію. OReality пропонує різні профілі звуку для настроювання аудіовидачі під різні типи контенту. Порт USB-C 3.2 забезпечує швидке передавання даних і заряджання.