iPhoneX的A11处理器性能方面得到了显著的提升
A11的CPU部分为六核心设计，由2颗代号为“季风”的高性能核心及4颗代号为“西北风”的节能核心以big.LITTLE配置组成，具备容量达 8 MiB 的二级缓存，但取消了三级缓存。A11与前代芯片最大的不同是使用第二代性能控制器，采用HMP全域任务调度形式能使6颗CPU核心得以同时运行。苹果公司一如既往不公开A11的CPU时钟频率信息，不过根据某些性能测试工具（如GeekBench）的大略量度，高性能CPU核心的最高时钟频率大约为 2.5 GHz，节电CPU核心的最高时钟频率大约为 1.5 GHz。
作为一款系统单片机，A11除了集成了由苹果公司所设计之3核心图形处理器以外，也开始内置支持光照环境侦测和先进像素处理的图像处理单元，另A11亦包含了每秒能够演算出6000亿笔指令，被苹果公司命名为Neural Engine的神经网络专用加速电路模块，以运用于Face ID、Animoji及其他机器学习任务上。不过集成深度学习引擎的SoC，此前高通骁龙820是第一个尝试，而华为技术早前推出的麒麟970也宣称内置了自家开发的深度学习引擎。至于集成ISP，也是移动设备SoC业界的常见设计。A11由台积电代工生产，内含43亿个晶体管。
iPhone X由苹果设计的10纳米六核2.4GHz A11仿生芯片驱动。A11仿生芯片具有两个性能内核和四个高效内核，所有这些都可以同时使用，这要归功于第二代性能控制器，可以使多线程工作流程的性能提高70％，并延长电池的使用寿命。
苹果公司表示，A11中的两个性能核心比A10快25％，而效率核心则快了70％。这些提速已经反映在早期的基准测试中，iPhone X和iPhone 8的A11平均单核得分为4169，平均多核得分为9836。基于这些得分，A11芯片大幅优于上一代产品中的A10，在iPad Pro中也优于A10X。事实上，它接近最高端的3.5GHz 2017 13英寸Retina MacBook Pro型号的性能。A11芯片采用了全新的苹果设计的三核GPU，比iPhone 7中的A10快了30％，显着提升了图形性能，还包括一个嵌入式M11运动协处理器，可以捕捉来自罗盘的运动数据，加速计，以及陀螺仪，以增强健身能力，增强现实体验等等，而没有显着的功耗。A11仿生芯片中的两个核心专用于每秒可处理超过600亿次操作的神经引擎。神经引擎是人脸ID和其他机器学习任务的动力。