Die Hauptkamera bietet 12,3 Megapixel Auflösung, Videostabilisierung, einen Bildstabilisator und einen Laser-Autofokus. Die Frontkamera arbeitet mit 8 Megapixeln Auflösung und steht für Selfies oder Videotelefonate zur Verfügung. Die Fotos und Videos können Besitzer eines Google Pixel oder Pixel XL im Cloudspeicher Google Photos lagern und weltweit abrufen. Die Kameras sind in beiden Smartphones gleich, ebenso der Qualcomm Snapdragon 821 Prozessor und 4 GB RAM. Beim Flashspeicher stehen 32 und 128 GB zur Auswahl und dieser kann nicht erweitert werden. Abgerundet wurde die Ausstattung mit einem NFC-Chip, LTE, Dual-WLAN, Bluetooth 4.2, GPS und einem Fingerabdrucksensor. Als Betriebssystem wurde Google Android 7.1 Nougat auf dem Google Pixel und Pixel XL installiert.
Preislich befindet sich das Google Pixel 32 GB mit 760 Euro bzw. 870 Euro mit 128 GB auf einem hohen Niveau. Das Google Pixel XL 32 GB kostet 900 Euro und 1010 Euro werden bei 128 GB Flashspeicher fällig. Die Deutsche Telekom AG wird die zwei Pixel-Smartphones exklusiv zusammen mit Mobilfunktarifen anbieten.