三星迎接Galaxy S系列手機的下一個十年，一改過去的命名規則，發表全新Galaxy S20系列，除了S20與S20+之外，還有強調極致效能、專業等級的S20 Ultra，同時配合5G時代，也都推出5G版本；此外，更以改變攝影的方式作為訴求，搭載專業級相機鏡頭、創新攝錄影功能。
除了系列命名規則的改變，三星Galaxy S20系列三款手機與前一代Galaxy 10系列的目標族群設定上稍有不同。取消原有S10e的產品，延續S10與S10+接續推出S20與S20+，另外又開發出大螢幕且相機規格配置更高的版本S20 Ultra，讓整個Galaxy S20系列設計更加一致，只有屏幕、機身尺寸大小，以及鏡頭配置上的差異。
SAMSUNG Galaxy S20系列總共提供「星空灰」、「晴空粉」、「晴空藍」、「星空黑」等顏色；相較上一代來說，款式少了一些，較具特色的款式屬「晴空藍」，有Galaxy S10系列「絢光白」或Galaxy Note 10系列「星環銀」的影子。
SAMSUNG Galaxy S20與S20+皆前置1,000萬畫素鏡頭，而S20 Ultra提供4,000萬畫素。主相機方面，S20採用三鏡頭設計，擁有1,200萬畫素超廣角鏡頭（120°廣角、F2.2光圈）+ 1,200萬畫素廣角鏡頭（79°廣角、F1.8光圈、OIS）+ 6,400萬畫素遠距鏡頭（76°廣角、F2.0光圈、OIS）。
其中，SAMSUNG Galaxy S20與S20+同樣提供3倍混合光學變焦、最高30倍超高倍變焦；S20 Ultra則是由於採用摺疊式（潛望式）鏡頭設計，帶來10倍混合光學變焦、最高100倍的超高倍變焦。另外，S20 Ultra也是首款使用由三星開發的Nona Binning技術的手機，手機會在低光源環境下判斷，是否要啟用該功能，進而將9個像素合併成單一像素，讓用戶在高解析度的1億800萬畫素、1,200萬畫素兩種模式之間動態切換，提供超清晰的夜拍效果。
由於SAMSUNG Galaxy S20 Ultra採用摺疊式鏡頭設計，所以鏡頭模組比起S20與S20+更加明顯凸起，成為S20 Ultra外觀上較明顯的痛點。
若套上專屬保護殼，則是能將SAMSUNG Galaxy S20 Ultra鏡頭模組凸出的狀況，完全隱藏起來。
SAMSUNG Galaxy S20 Ultra最高可提供100倍的數位變焦，啟動高倍數變焦與其它品牌最大差異在於，畫面右上方會有預覽視覺，方便讓用戶瞭解鏡頭拍攝的位置為何，算是非常貼心的應用。
除了硬體規格的精進外，SAMSUNG Galaxy S20系列也帶來不少有利於創作者運用的新功能，包括支援最高30FPS的8K高畫質錄影、專業錄影模式、夜間縮時錄影，以及升級成60FPS的超穩定動態攝影（Super Steady），至於自動場景辨識可提供多達30種智慧辨識。
SAMSUNG Galaxy S20系列除了專業的拍照模式外，新增專業錄影模式，能讓創作者進行細項的設定調整。
SAMSUNG Galaxy S20系列縮時錄影，增加夜間模式。
另外，SAMSUNG Galaxy S20系列還新增一鍵拍錄（Single Take）功能，運用AI運算，最多自動剪輯4段最長10秒的影片，或者挑選出最多10張的最佳相片，供用戶輕鬆上傳分享。還有可在照片中放大或是影片播放時，透過快速截取圖標（Quick Crop icon）能夠直接截取相片的應用功能，為此次新機的使用者體驗增色不少。
S20系列屏幕：O極限、120Hz更新率
SAMSUNG Galaxy S20系列導入Galaxy S10系列就出現過的Infinity-O螢幕設計，但O型前鏡頭由右側改為置中，就像Galaxy Note 10系列一樣，但Galaxy S20系列的螢幕開孔更小，例如S20 Ultra前鏡頭較S10面積縮小29%、較Note 10+則是小18%。
屏幕尺寸上，SAMSUNG Galaxy S20、S20+、S20 Ultra分別為搭載6.2吋、6.7吋、6.9吋；其中，S20 Ultra擁有Galaxy S系列有史以來最大的螢幕尺寸。另外，Galaxy S20全系列皆採用20：9比例螢幕，支援120Hz螢幕更新率，同時搭載三星目前最頂級的Dynamic AMOLED 2X螢幕，較前一代螢幕減少藍光18%。
SAMSUNG Galaxy S20、S20+、S20 Ultra屏幕佔比分別為93.2%、93.7%、94.2%。
SAMSUNG Galaxy S20系列螢幕覆蓋康寧大猩猩第六代玻璃，採用極窄邊框設計，兩邊微曲，但弧度沒有上一代那麼明顯。
SAMSUNG Galaxy S20系列是三星旗下首款支援120Hz螢幕更新率的手機，在特定應用程式下能以超高幀數帶來流暢的畫面表現，螢幕亦可切換成標準的60Hz來使用。
S20系列電池：最高5千大電量
SAMSUNG Galaxy S20 Ultra除了是Galaxy S系列有史以來最大螢幕尺寸的手機，同時也擁有最大電量，搭載5,000mAh；S20與S20+電量則是分別擁有4,000mAh、4,500mAh。另外，Galaxy S20全系列支援25W閃電快充（有線）、15W無線閃充，以及無線電力分享；S20 Ultra規格更高，有45W閃電快充（須另行購買充電器）。
S20系列版本與顏色：支援5G、最高16GB RAM
如同過往的三星旗艦手機，SAMSUNG Galaxy S20系列會有三星Exony 990（2.7GHz + 2.5GHz + 2.0GHz）與高通Snapdragon 865（2.8GHz + 2.4GHz + 1.8 GHz）兩種不同的處理器版本；配合5G時代，亦同步推出4G LTE與5G兩種規格版本，亦支援Wi-Fi 6。
此外，SAMSUNG Galaxy S20擁有8GB + 128GB（LTE）、12GB + 128GB（5G）可選，S20+提供8GB + 128GB（LTE）、12GB + 128GB（5G）、12GB + 256G（5G） 、12GB + 512GB（5G ），S20 Ultra則有12GB + 128GB（LTE / 5G）、12GB + 256GB（LTE / 5G）、16GB + 512GB（LTE / 5G），首度加入16GB RAM的規格。採用三選二卡槽設計，能夠選擇雙卡雙待，或是使用microSD卡擴充儲存空間，最高可至1TB。
顏色部分，在全新推出的SAMSUNG Galaxy S20系列能夠看到「星空黑」、「星空灰」、「晴空藍」、「晴空粉」等不同的款式，但並非每一款手機都有推出這四種顏色。像是S20提供「星空灰」、「晴空藍」、「晴空粉」三色，S20+則有「星空黑、「星空灰」、「晴空藍」，S20 Ultra僅有「星空黑」、「星空灰」兩色。
SAMSUNG Galaxy S20擁有「晴空粉」、「星空灰」、「晴空藍」。
SAMSUNG Galaxy S20+提供「星空黑、「星空灰」、「晴空藍」。
SAMSUNG Galaxy S20 Ultra僅有「星空黑」與「星空灰」。
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