Nexus 6 chịu nhiều ảnh hưởng từ thiết kế của model Moto X. Máy có khung viền kim loại chắc chắn nhưng khá nhẹ khi cầm trên tay do phần lưng được làm bằng nhựa.
Dù có màu sắc bắt mắt, phần nắp lưng bằng nhựa và màn hình của Nexus 6 rất dễ bám vân tay, làm mất thẩm mỹ cho thiết bị.
Màn hình Nexus 6 có kích thước lên đến 5,9 inch. So sánh thực tế sản phẩm chỉ nhỏ và dày hơn một chút so với iPhone 6 Plus 5,5 inch, nhưng việc sử dụng bằng một tay gần như là không thể.
Nexus 6 được trang bị vi xử lý Snapdragon 805 bốn lõi tốc độ 2,65 GHz, chip đồ họa Adreno 420, RAM lên tới 3 GB. Đây cũng là model đầu tiên của dòng Nexus có bộ nhớ trong mặc định 32 GB.
Việc chạy Android L mới nhất cùng màn hình độ phân giải 2K khiến Nexus 6 trở thành sự lựa chọn hấp dẫn cho những ai yêu thích hệ điều hành Android.
Phía sau máy là camera độ phân giải 13 megapixel với tính năng chống rung quang học. Phía trước là camera 2,1 megapixel hỗ trợ chụp selfie và chat video. Điểm độc đáo của camera sau là hệ thống đèn flash kép bố trí ở hai bên camera trong 1 vòng tròn trong suốt đẹp mắt.
Máy có bộ pin dung lượng 3.200 mAh, ở mức khá so với các model có cùng màn hình trên thị trường. Sản phẩm cũng tích hợp công nghệ sạc siêu nhanh Turbo Charge cho phép máy hoạt động liên tục tới 6 tiếng chỉ sau 15 phút sạc.