性能方面，vivo X20搭载高通骁龙660移动平台，并且采用了4GB RAM+64GB ROM的存储搭配。 骁龙660移动平台是骁龙653的后续产品，集成8个Kyro自主核心，最高主频可达2.2GHz，配合Qualcomm Adreno 512 GPU可以实现强劲的性能表现。相比于骁龙653，骁龙660移动平台实现了20%的CPU性能提升，30%的GPU性能提升，确保为终端用户提供更佳的游戏与多媒体体验。
vivo X20正面搭载一块6.01英寸1080p的Super AMOLED全面屏，屏幕比例18：9；核心配置方面，搭载高通骁龙660移动平台，搭配4GB RAM+64GB ROM；后置双摄主摄像头和前置摄像头支持全像素双核对焦，均为1200万像素，并且最高支持输出2400万像素照片；搭载AK4376A芯片，支持HiFi音质；运行基于Android 7.1.1深度优化的Funtouch OS 3.2。
vivo X20是vivo X系列首款搭载后置双摄的机型。从硬件参数来看，vivo X20采用的是一主一副的双摄方案，主摄像头像素1200万，光圈f/1.8，支持全像素双核对焦，单像素尺寸高达1.28μm，能够实现最快0.03s极速对焦。有意思的是，这颗传感器可以对双像素进行拆分，也就是说vivo X20最高可以输出2400万像素的照片。副摄像头像素500万，主要用来获取景深信息，用以模拟大光圈虚化效果。