De Google Pixel 3 heeft een 14 cm (5.5 inch) scherm met een resolutie van 1080 x 2160 pixels. Het display is gemaakt van Gorilla Glass, wat het scherm extra sterk en kraasbestendig maakt.
De telefoon wordt aangedreven door een Qualcomm Snapdragon 845 processor met een snelheid van 2,5 GHz. Hij heeft 4 GB RAM en 64 GB opslagruimte. De Pixel 3 ondersteunt 4G en heeft een NanoSIM-kaartslot met eSIM-ondersteuning.
Voor verbindingen heeft de telefoon Bluetooth 5.0 en NFC. De achtercamera heeft een resolutie van 12,2 MP. De batterijcapaciteit bedraagt 2915 mAh en ondersteunt draadloos opladen. De Google Pixel 3 draait op Android 9.0.