Samsung đã cho ra mắt 3 phiên bản Galaxy Note20 khác nhau, bao gồm Galaxy Note20, Note20 5G và Note20 Ultra. Galaxy Note20 và Note20 Ultra sở hữu phong cách thiết kế có phần vuông vức hơn so với dòng smartphone Galaxy S. Mặt lưng của sản phẩm cũng được thiết kế bo tròn về phía cạnh, giúp cầm nắm sản phẩm được dễ dàng hơn.
Mặt trước của sản phẩm vẫn là kiểu thiết kế “màn hình đục lỗ” để bố trí camera trước, đều có độ phân giải 10 megapixel. Mặt sau của bộ đôi sản phẩm vẫn là cụm camera với thiết kế hình chữ nhật nổi bật giống như Galaxy S20 ra mắt hồi đầu năm.
Galaxy Note20 được trang bị màn hình 6,7-inch với độ phân giải Full HD+ (2400×1080), sử dụng công nghệ Super AMOLED Plus. Tuy nhiên, một điều đáng tiếc đó là Galaxy Note20 lại chỉ có màn hình với tần số làm tươi 60Hz, thay vì 120Hz như các phiên bản Galaxy S20 trước đây.
Galaxy Note20 Ultra có màn hình 6,9-inch, cũng sử dụng công nghệ Super AMOLED Plus với độ phân giải WQHD+ (3200×1440). Khác với Galaxy Note20, phiên bản Note20 Ultra hỗ trợ màn hình với tần số quét 120Hz, giúp tăng độ mượt và tốc độ phản hồi khi sử dụng, tuy nhiên, sản phẩm chỉ hỗ trợ tần số 120Hz khi ở độ phân giải Full HD+, còn ở độ phân giải cao nhất chỉ có thể đạt tần số làm tươi 60Hz, điều này giúp sản phẩm tiết kiệm pin khi sử dụng.
Bên trong bộ đôi sản phẩm là chip Snapdragon 865+ cao cấp nhất của Qualcomm (dành cho thị trường Mỹ) hoặc Exynos 990 do Samsung phát triển (dành cho các thị trường khác). Galaxy Note20 có bộ nhớ RAM 8GB, đi kèm tùy chọn bộ nhớ lưu trữ 128GB hoặc 256GB, còn Galaxy Note20 Ultra có bộ nhớ RAM 12GB, đi kèm tùy chọn bộ nhớ lưu trữ 128GB hoặc 512GB. Chỉ có phiên bản Galaxy Note20 Ultra hỗ trợ khe cắm thẻ nhớ ngoài (sử dụng chung với khay SIM).
Galaxy Note20 Ultra được trang bị thỏi pin dung lượng 4.500mAh, còn Galaxy Note20 có pin 4.300mAh, cả 2 đều hỗ trợ công nghệ sạc nhanh 25W, sạc không dây và sạc ngược không dây.
Bộ đôi Galaxy Note20 và Note20 Ultra đều được trang bị cụm 3 camera ở mặt lưng, trong đó Galaxy Note20 Ultra có camera chính 108 megapixel, camera góc siêu rộng 12 megapixel và camera tele 12 megapixel, hỗ trợ zoom quang học 5x và zoom kỹ thuật số 50x. Đáng chú ý, Galaxy Note20 Ultra được trang bị thêm đèn laser tự động lấy nét, giúp lấy nét nhanh hơn trong điều kiện thiếu sáng. Đây là tính năng mà Galaxy Note20 không được trang bị.
Galaxy Note20 có camera chính 12 megapixel, camera góc siêu rộng 12 megapixel và camera tele 64 megapixel, hỗ trợ zoom quang học 3x và zoom kỹ thuật số 30x.
Camera trên 2 sản phẩm đều được hỗ trợ công nghệ chống rung quang học, tính năng chống rung khi quay video, cải thiện tính năng chụp ảnh khi thiếu sáng, hỗ trợ quay video độ phân giải 8K ở tốc độ 24fps, 4K ở tốc độ 60fps hoặc Full HD ở tốc độ 240fps.
S Pen của dòng Galaxy Note20 có độ chính xác cao hơn bao giờ hết, mang đến cho người dùng sự chính xác khi viết trên màn hình và cải thiện tốc độ phản hồi. Tính năng Anywhere với năm cử chỉ giúp S Pen giúp điều hướng dễ dàng hơn, chẳng hạn như trở lại màn hình chính hoặc chụp ảnh màn hình chỉ với một động tác lắc cổ tay.