Nový čip stavia na viacerých aspektoch čipu M3, určité veci však značne vylepšuje. Stavia totiž na vylepšenom 3-nm procese druhej generácie, čo Applu umožnilo dosiahnuť solídny skok vo výkone, ale tiež to umožnilo vytvoriť iPad Pro ako najtenší produkt v histórii spoločnosti. Súčasťou čipu M4 je nový Display Engine, modul s podporou Tandem OLED technológie displeja, so schopnosťou spracovávať jas a farby, ale aj podporou pre ProMotion technológiu v rozsahu od 10Hz do 120Hz.
M4 disponuje štyrmi vysokovýkonnými jadrami a šiestimi úspornými jadrami, vďaka čomu prináša až o 50% viac výkonu oproti M2. Desaťjadrový grafický čip bol použitý z M3, vďaka čomu má dnes už aj iPad Pro podporu funkcií ako je dynamický caching či hardvérovo akcelerované trasovanie lúčov a mesh shading. Renderovanie v pro aplikáciách vie tak byť oproti M2 je tak až štvornásobne rýchlejšie.
Zásadnou zmenou si prešiel Neural Engine. Apple reflektuje na fakt, že dnes je AI na výslní a kým ostatné firmy iba teraz začínajú prezentovať či vkladať NPU čipy do svojich zariadení, Apple Neural Engine existoval už dlhé roky. Jeho nová generácia, ktorá je súčasťou čipu M4, je doposiaľ najvýkonnejšia, aká tu kedy bola. Tvorí ju 16 jadier, je úspornejšia a schopná vykonávať až 38 000 000 000 000 operácií za sekundu. Znamená to až 60-násobný nárast oproti prvej generácii, ktorá bola súčasťou čipu A11 Bionic.
