OnePlus One có kích cỡ 152,9 x 75,9 x 8,9mm. Màn hình của máy hơi nâng lên và được bao quanh bởi một vòng crôm kín đáo. Các nút cảm ứng điện dung được đặt bên dưới màn hình, nhưng người dùng sẽ có lựa chọn sử dụng chúng hoặc sử dụng bàn phím trên màn hình.
Chỉ có phím tăng giảm âm lượng ở bên cạnh trái của máy. Trên mặt trước, ở phía dưới là hai bộ loa âm thanh nổi và công ty chuyên về âm thanh JBL đã giúp OnePlus tinh chỉnh chất lượng âm thanh cho thiết bị này.
Nút nguồn được đặt riêng bên cạnh phải.
Máy sở hữu màn hình fullHD độ phân giải 5,5-inch, cho mật độ lên tới 401ppi. Màn hình của máy do công ty Japan Display chế tạo theo công nghệ LCD LTPS và công nghệ TOL. Hơn nữa, màn hình của máy còn được trang bị kính Corning Gorilla Glass 3, có khả năng chống xước và tăng cường độ bền.
OnePlus One được trang bị bộ xử lý lõi tứ Qualcomm Snapdragon 801 ( 8974AC ) mới nhất với tốc độ 2,5GHz, bộ nhớ RAM 3GB. Với cấu hình này, OnePlus One có thể xếp ngang hàng với những siêu phẩm mới nhất vừa trình làng như HTC one M8 hay Samsung Galaxy S5.
Máy có hai lựa chọn bộ nhớ trong 16GB và 64GB nhưng không hỗ trợ khe cắm thẻ nhớ microSD. Sản phẩm hỗ trợ đầy đủ các kết nối như LTE 4G, WiFi, GPS, GLONASS, Bluetooth 4.1, và NFC. Tuy nhiên, đáng buồn là nguồn pin Li-Po 3,100mAh không thể thay mới được.
Ở mặt sau máy, OnePlus One tích hợp bộ cảm biến hình ảnh Sony IMX214 độ phân giải 13MP với 6 thấu kính và khẩu độ f/2.0, kèm hai đèn flash LED. Máy có khả năng quay video độ phân giải 4K và khả năng chụp tốc độ nhanh, chỉ 0,3 giây. Hơn nữa, camera sau cũng có khả năng quay video chuyển động chậm độ phân giải 720p với tốc độ 120 khung hình/giây. Máy trang bị camera trước 5MP cho phép chụp góc 80 độ.
