Hadir dengan beberapa peningkatan spesifikasi dibandingkan pendahulunya. Jika sebelumnya GoPro 3+ hanya mampu mengambil video dengan resolusi 4K pada 15 fps, GoPro 4 mengusung kemampuan 30 fps pada resolusi yang sama.
Untuk resolusi 1080p dan 720p pun ditingkatkan menjadi 120 dan 240 fps.
Peningkatan dari segi fotografi meliputi peningkatan resolusi dari 12 menjadi 13 MP, kemampuan multi exposure HDR yang sebelumnya tak dimiliki Hero 3+ , Wide Dynamic Range (WDR) tone mapping dan Electronic Image Stabilization (EIS) agar gambar yang dihasilkan lebih stabil.

Satu hal yang cukup menarik adalah kebocoran spesifikasi GoPro Hero 4 ini dilakukan oleh pihak yang memproduksi prosesor dari kamera tersebut.
Prosesor yang dinamakan Ambarella A9 Chip ini merupakan sebuah SoC yang berisi dual A9 ARM Core ® CortexTM-A9 prosesor dengan kecepatan 1GHz yang memiliki sebuah FPU accelerator. Inilah yang menjadi “otak” dari beberapa peningkatan performa dari Hero 4.