骁龙801处理器是
骁龙800处理器的升级版本，无论硬件还是软件都全面向下兼容骁龙800处理器，同时该芯片支持
双卡双待，具备eMMC 5.0存储接口，支持1080p
H.265视频解码能力。
据
高通官方的资料显示，骁龙801四核处理器的性能提升了14%，图形性能提升了28%，
影像传感器的速度提升了45%。这颗
四核处理器此次还增加eMMC 5.0存储器支持能力，提供了更快的数据读写速度。此外，骁龙801还集成高通9X25调制解调器，支持最快150Mbps下行速率的Cat4标准LTE制式网络。
高通表示，虽然该
芯片组的核心是Krait 400 CPU和Adreno 330 GPU，但它们可以在必要的时候被选择性地关闭一部分，从而延长智能手机和平板电脑的电池续航时间。
此外，骁龙801处理器使用了清晰度更高的传感器，但却不会出现以往的处理延迟的情况。例如采用4100万像素摄像头的
诺基亚Lumia 1020就出现过这种情况。它还可以实现更好的便携游戏功能，并带来更加强大的照片和视频实时处理和后期处理功能。