Écran : Le Pixel 3 XL a un grand écran OLED de 6,3 pouces avec une résolution de 2960 x 1440 pixels et un rapport d'aspect de 18,5:9. Il dispose également d'une encoche en haut de l'écran qui abrite les capteurs et la caméra frontale.

Processeur : Le Pixel 3 XL est équipé d'un processeur Qualcomm Snapdragon 845 octa-core cadencé à 2,5 GHz et couplé à 4 Go de RAM.

Stockage : Il est disponible avec 64 Go ou 128 Go de stockage interne, selon la configuration choisie.

Appareil photo : Le Pixel 3 XL dispose d'un appareil photo arrière de 12,2 mégapixels avec une ouverture f/1,8 et la stabilisation optique de l'image. Il peut enregistrer des vidéos en 4K à 30 images par seconde. À l'avant, il dispose d'un double appareil photo de 8 mégapixels avec une ouverture f/1,8.

Batterie : Le Pixel 3 XL est équipé d'une batterie de 3430 mAh qui offre une autonomie de la journée.

Connectivité : Il prend en charge la 4G LTE, le Wi-Fi 802.11ac, le Bluetooth 5.0, le NFC et la géolocalisation via GPS.

Système d'exploitation : Le Pixel 3 XL est livré avec la version d'Android 9.0 Pie préinstallée et peut être mis à jour vers les versions ultérieures du système d'exploitation.

Autres fonctionnalités : Il dispose d'un capteur d'empreintes digitales à l'arrière, de haut-parleurs stéréo en façade, de la recharge rapide et de la recharge sans fil, et est résistant à l'eau et à la poussière avec une certification IP68.