nRF5340の特徴は、デュアルArm Cortex-M33プロセッサをベースとしていることだ。1MB Flashと512KB RAM搭載のアプリケーションプロセッサは最大128MHz（510CoreMark）で動作し、256KB Flashと64KB RAM搭載のプログラマブルな超低消費電力のネットワークプロセッサは64MHz（238CoreMark）で動作する。

同社のnRF51およびnRF52シリーズのマルチプロトコルSoCをベースとし、セキュリティ機能を搭載したフレキシブルなデュアルプロセッサのハードウェアアーキテクチャを新たに導入している。Bluetooth 5.1、Bluetooth Low Energy（Bluetooth LE）、Bluetooth mesh、Thread、ZigBeeなどの主要なRFプロトコルをサポートしている。

一般的なインターネット暗号化規格をハードウェアアクセラレーションとするArm CryptoCell-312、シングルコア上にセキュアおよび非セキュアなコード実行エリアを作成するArm TrustZoneテクノロジー、Secure Key Storageを組み込み、統合されたセキュリティ機能により、悪意のある攻撃から保護しつつ、セキュアなファームウェアアップデートを実現するとしている。

マルチプロトコルの2.4GHz無線を組み込み、TX電流が3.2mA、RX電流が2.6mA、スリープ電流は1.1μA。供給電圧は1.7～5.5V、充電式バッテリーやUSBから電源供給が可能だ。