OnePlus 15 оснащен 6,78-дюймовым дисплеем с разрешением 1,5K (2772×1272 пикселей), выполненным по технологии LTPO AMOLED. Дисплей поддерживает адаптивную частоту обновления в диапазоне от 1 до 120 Гц, а в игровых приложениях может достигать 165 Гц. Максимальная яркость экрана составляет 1800 нит, а минимальная - 1 нит. Дисплей защищен стеклом Gorilla Glass Victus 2. Аппаратную основу устройства составляет чипсет Snapdragon 8 Elite Gen 5, произведенный по 3-нанометровому техпроцессу, в сочетании с графическим процессором Adreno 840. OnePlus 15 имеет 12 ГБ оперативной памяти LPDDR5X Ultra и 256 ГБ встроенной памяти UFS 4.1. Система охлаждения Cryo-Velocity, включающая 3D-камеру охлаждения площадью 5731 мм², аэрогелевую изоляцию аэрокосмического класса и белую графитовую заднюю панель, обеспечивает эффективный отвод тепла. Операционная система устройства - Android 16 с пользовательским интерфейсом OxygenOS 16. Программное обеспечение включает усовершенствованные инструменты на базе искусственного интеллекта для коммуникации, фотосъемки и выполнения повседневных задач. Основная камера смартфона состоит из трех сенсоров: 50-мегапиксельного Sony IMX906 с оптической стабилизацией изображения, 50-мегапиксельного сверхширокоугольного Omnivision OV50D с углом обзора 116° и 50-мегапиксельного перископического телеобъектива с 3,5-кратным зумом и сенсором Samsung JN5. Камера поддерживает съемку видео в формате 4K Dolby Vision с частотой 120 кадров в секунду, а также видео в формате 8K. Фронтальная камера оснащена 32-мегапиксельным RGBW-сенсором для селфи с поддержкой записи видео в разрешении 4K со скоростью 60 кадров в секунду. Емкость встроенного аккумулятора составляет 7300 мА·ч. Смартфон поддерживает проводную зарядку SuperVOOC мощностью 80 Вт и беспроводную зарядку AirVOOC мощностью 50 Вт. Устройство оснащено встроенным в дисплей ультразвуковым сканером отпечатков пальцев, стереодинамиками и поддержкой аудио через порт USB Type-C. OnePlus 15 имеет степень защиты от пыли и воды IP69K.