Galaxy S II 採用 Android 2.3 (Gingerbread 薑餅) 作業系統，整合三星四種娛樂中心服務，可即時存取音樂、遊戲、電子閱讀以及社群網絡服務，並內建 1.2GHz 雙核心處理器和 HSDPA 21M+ 無線網路，兼具速度和效能。雙核心應用處理器具備高速作業能力，包括網頁瀏覽、多工作業和更棒的繪圖品質，在不同應用程式之間迅速轉換與 3D 硬體效能，都將使遊戲與影片播放出奇快速流暢。
Galaxy S II 搭載 800 萬畫素相機並支援 1080p full HD 錄影與播放功能，可透過 Wi-Fi 802.11b/g/n 無線網路和AllShare 技術，將影音媒體和家中影音設備串連共享。
Galaxy S II 配備超清晰的 Super AMOLED Plus 螢幕，引進最佳色域、對比度以及銳利輪廓，採用 RealStripe 技術，大幅提高子像素數(sub-pixel count)，Super AMOLED Plus 能呈現出超乎人眼所能辨識更為清晰、細緻的圖片，並具有從各種角度觀賞和在戶外的畫面亦相當清晰的高顯示能力。Super AMOLED Plus 還有更棒的功耗表現，顯著降低電能消耗，比其他尺寸類似的機種更節省能源輸出，因此三星能將手機硬體進行輕量化升級。
三星將 Galaxy S II定位為頂級手機產品，並推出各式三星娛樂互動中心，整合手機應用程式的設計，將電子書和雜誌選單、音樂、先進的手機遊戲和社群網絡的操控，統統都可由 Galaxy S II 輕鬆控制：
Social Hub Premium 好友社群即時通：透過單一通訊錄，便能和好友聊天，選擇聊天的方式。可隨時查看通訊記錄、即時聊天狀態、社群網站的更新訊息。藉此程式，使用者可存取各種訊息（push e-mail、簡訊、語音訊息與社群服務）且無須分別求助不同的應用程式，便能直接進行回覆。
Readers Hub 電子閱讀應用程式：隨身攜帶的行動圖書館，電子書、雜誌和報紙不離手，心提供超過 220 萬本的書籍和小說，囊括 49 種語言的世界和地方報紙 2,000 份，和內含 22 種語言的熱門雜誌 2,300 本。
Game Hub 遊戲中心：手機內建 3 軸陀螺儀感應器，可至合作夥伴如 Gameloft 免費試用或是下載頂級遊戲，或是暢玩 mobage 的社群遊戲(Social Network Game, SNG)如ngmoco 的「We Rule and We City」。
GALAXY S II 還有全新的 Live Panel 服務，將即時網路與應用程式內容匯集至量身打造的專屬主畫面中。使用者能自行設計 Live Panel、網路服務及手機應用程式在螢幕上的版面。SNS 簡訊、各類資訊與多種應用程式均能透過雜誌般的畫面排版，進行內建且可迅速讀取。透過三星 GALAXY S II 強化的語音技術，消費者能操作更多功能。從開啟應用程式到控制簡訊發送、社群媒體、電子郵件與通話等，三星語音解決方案能進行語音辨識並將之轉換成文字訊 息，同時也支援方便的語言翻譯功能。
Galaxy S II 另採用 Kies Air 技術，讓消費者可透過 WiFi 無線同步電腦上的資訊來管理手機，例如運用電腦上的網頁瀏覽器來下載相機所拍攝的照片、聽音樂、檢閱未接來電及發送訊息。WiFi Direct 可直接連結具備無線連網功能的電腦和印表機進行功能操作，也加入 NFC 近場通訊功能，可作更方便的無線配對應用。
