Pixel Watch получили круглый дисплей AMOLED с яркостью до 1000 кд/м2 и поддержкой AlwaysOn Display. Размер часов равен 41 мм, а плотность пикселей составляет 320 на дюйм. Сердцем служит SoC Exynos 9110. Также часы получили 2 ГБ ОЗУ, 32 ГБ флеш-памяти и специальный сопроцессор на основе ядра Cortex-M33. Аккумулятора ёмкостью 294 мАч хватит на сутки работы. Есть быстрая зарядка, благодаря которой за полчаса аккумулятор заряжается на 50%.
Часы оснащены динамиком и микрофоном, так что их можно использовать для телефонных разговоров.
Pixel Watch — первый совместный продукт Google и Fitbit, это сотрудничество позволило создать точный датчик ЧСС. Также тут имеется датчик ЭКГ.
Из остального можно отметить наличие модуля GPS, NFC, защиту от воды (5 ATM), Bluetooth 5.0 и Wi-Fi 4, WearOS 3.5 и необходимость обладать смартфоном с Android 8.0 или более свежей версией.