Sự xuất hiện của Apple Watch Series 9 mang theo một cải tiến đáng kể với việc giới thiệu chip S9 SiP hoàn toàn mới, với số lượng bóng bán dẫn tăng lên đáng kể, vượt quá 60%, và hiệu suất xử lý được đánh giá nhanh hơn khoảng 30% so với phiên bản Watch Series 8. Với Series 9, Apple cũng giới thiệu khả năng xử lý các truy vấn Siri trực tiếp trên đồng hồ mà không cần kết nối internet. Tính năng này cho phép Siri thực hiện các truy vấn trên đồng hồ một cách nhanh chóng. Apple đã tuyên bố rằng khả năng nhận diện giọng nói và đọc chính tả trên Watch Series 9 đã được cải thiện lên đến 25% so với phiên bản trước đó.
Màn hình của Apple Watch Series 9 cũng đã được nâng cấp với khả năng đạt độ sáng tối đa lên đến 2000 nits và có thể điều chỉnh độ sáng xuống chỉ còn 1 nits khi cần thiết. Ngoài ra, Series 9 hỗ trợ nhiều chức năng khi chạm hai lần, bao gồm việc tiếp nhận cuộc gọi, kết thúc cuộc gọi và thay đổi bài hát.
Những cử chỉ này sẽ được tối ưu hóa thông qua Neural Engine của chip S9 và sử dụng dữ liệu từ các cảm biến như gia tốc kế, con quay hồi chuyển và cảm biến tim quang học thông qua thuật toán học máy tiên tiến. Apple dự kiến sẽ kích hoạt tính năng này thông qua một bản cập nhật phần mềm trong tháng tới.