新一代显卡采用了Ada Lovelace架构，由台积电的4N工艺制造，配备了16384个CUDA核心和24GB的显存。Ada AD102 GPU包含了12个GPC，总计18432个CUDA单元、144个RT Cores（第三代）、576个Tensor Cores（第四代）以及576个纹理单元。该GPU的晶体管数量达到了760亿个，显著高于英伟达Ampere架构的280亿个。

此外，40系列显卡的RT Core已经进化到第三代。第三代RT Core的有效光线追踪计算能力达到了191 TFLOPS，是前一代的2.8倍。

在外观设计上，RTX 4090延续了上一代的整体风格，但对风扇进行了重新设计，采用了七个叶片的新设计。尺寸方面，4090比3090宽了9厘米，但重量保持不变，仍为2190克。同时，4090采用了全新的PCIe 5.0电源接口，只需一根电缆即可供电，总功率可达600瓦。

得益于Ada Lovelace架构的创新，RTX 4090引入了新的全景光线追踪、着色器执行重排序（SER）和DLSS 3技术。然而，英伟达NVLink在这一代被取消了，上一代仅有RTX 3090 Ti和RTX 3090支持此功能。

值得一提的是，RTX 4090的频率有了显著提升，达到了2520MHz。相比之下，上一代的RTX 3090 Boost频率仅为1695MHz，即使在三星工艺成熟后，RTX 3090 Ti也只达到了1860MHz。