Как сказано в пресс-релизе, эти SoC созданы на основе новой архитектуры Fusion Architecture, разработанной Apple. Конструкция в данном случае чиплетная. Она объединяет два кристалла в единую SoC, которая включает в себя CPU, GPU, Media Engine, унифицированный контроллер памяти, Neural Engine и контроллер Thunderbolt 5.  

Новые чипы переходят с больших и малых ядер на суперъядра и высокопроизводительные ядра. M5 Pro существует в двух конфигурациях: 15 ядер CPU и 16 ядер GPU, а также 18 и 20 ядер соответственно. M5 Max, в свою очередь, предлагает 18/32 либо 18/40 ядер. То есть по части CPU старшая версия M5 Pro теперь идентична M5 Max, а вот GPU у второй всегда намного мощнее. 

В старшей 18-ядерной конфигурации чип состоит из шести суперъядер и 12 больших ядер. Такое решение производительнее предшественников на величину до 30%. Производится всё это по техпроцессу 3 нм. 

M5 Pro поддерживает до 64 ГБ унифицированной памяти с пропускной способностью до 307 ГБ/с. Также эта SoC обеспечивает более чем в четыре раза большую пиковую вычислительную мощность графического процессора по сравнению с M4 Pro и более чем в шесть раз большую пиковую вычислительную мощность графического процессора, чем M1 Pro, если говорить о задачах ИИ. Производительность GPU в обычных задачах относительно M4 Pro повышена на 20%. M5 Max поддерживает до 128 ГБ унифицированной памяти с способностью до 614 ГБ/с. 

Apple также выделяет новейший медиадвижок Apple Media Engine поддерживает аппаратное ускорение H.264 и HEVC, декодирование AV1, а также кодирование и декодирование ProRes. Кроме того, новинки поддерживают Thunderbolt 5.