Ngoài việc được nâng cấp RAM, pin lớn hơn, Galaxy S21 Ultra còn có một nâng cấp rất đáng giá nữa đó là bộ vi xử lý Exynos 1000 5nm. Việc Qualcomm giới thiệu Snapdragon 865 buộc Samsung phải đưa ra một bộ xử lý cao cấp hơn Exynos 990. Trước đó, có tin đồn rằng Snapdragon 875 quá đắt , buộc Samsung phải tìm kiếm một giải pháp thay thế khác. Đương nhiên, Galaxy S21 sẽ ra mắt vào đầu năm 2021, vì vậy Samsung còn vài tháng để quyết định phần cứng cho sản phẩm này.

Exynos 991 hoặc Exynos 992 có thể được sử dụng trong những bản Galaxy S21 còn lại, Samsung có thể chỉ trang bị màn hình 60Hz cho bản thấp nhất để giảm giá bán, điều này sẽ khiến khách hàng không hài lòng nhưng nó giúp cho những bản cao cấp hơn có doanh số tốt hơn. Nhưng cũng có thể hy vọng điều này không xảy ra vì Samsung chưa chính thức xác nhận.