El diseño del HTC One M9 es similar a su predecesor, exceptuando que este es ligeramente más estrecho y más grueso.
[2] El sensor de imagen UltraPixel (que tiene pixeles más grandes en su sensor, pero sacrifica el tamaño de la imagen para mejorar su desempeño en condiciones de luz bajas) que se encontraba en la cámara principal de su antecesor, fue movido a la parte frontal, dejando a la cámara principal con un nuevo sensor más tradicional de 20 megapixeles, soportando la captura de vídeo en 4K.
[3] El sensor con profundidad del modelo anterior (M8) no fue incorporado en el nuevo dispositivo.
[2][1] Los altavoces frontales "BoomSound" del M9 ahora usan la tecnología de Dolby Audio.
[2] El HTC One M9 incorpora el más reciente sistema operativo Android 5.0 "Lollipop" con HTC Sense 7.