iPhone 16 全系列导入苹果全新设计的 A18 系列芯片，包括 iPhone 16 / iPhone 16 Plus 使用的 A18 芯片与 iPhone 16 Pro / iPhone 16 Pro Max 使用的 A18 Pro 芯片。
A18与A18 Pro芯片皆使用TSMC台积电第二代3nm制程，两者配置相仿，都内建6核心CPU与16核心神经网路引擎，差别在于A18配备5核心GPU，A18 Pro则配备6核心GPU。
相较于iPhone 15/iPhone 15 Plus使用的A16 Bionic仿生芯片，A18芯片的CPU性能和效率皆提升达30%，GPU性能提升达40%、效率提升达35%，ML机器学习模型的人工智能运算速率亦可达2倍。 由于拥有硬件加速的光线追踪单元，光线追踪表现甚至是以往软件模拟的 5 倍。
除了芯片本身的提升，iPhone 16 /iPhone 16 Plus还调整了逻辑芯片主板，把A18芯片放置到更靠近机身中央的位置，同时优化周遭结构，再加上完全由回收铝金属制成的散热子结构。 综合以上特性，iPhone 16/iPhone 16 Plus的连续游戏性能可较前代提升达30%。
接着来看Pro系列机种，相较于iPhone 15 Pro/iPhone 15 Pro Max使用的A17 Pro芯片，A18 Pro芯片的系统内存总带宽增加了17%，是iPhone历来最高，CPU性能提升达15%、效率提升20%，GPU性能提升达20%，硬件加速光线追踪效能提升至2倍。
它还集成全新的ISP与视频编码器，可处理2倍的数据量，甚至能支持录制4K分辨率120 fps的Dolby Vision杜比视界或ProRes RAW视频。 这个 120 fps 录制还提供原始速率、半速、1/4 甚至 1/5 速率的慢动作播放。
