Řada HD 4000 kombinuje nejnovější unifikovanou architekturu shaderu s podporou pro Shader Model 4.1 a chystaný DirectX 10.1 připojený přes nejnovější rozhraní PCI-Express Gen 2.0. Architektura má 800 stream procesorů a paměťový řadič s interní 256bitovou sběrnici, dále několik zobrazovacích jednotek a programovatelnou jednotku pro tessallation k dosažení vynikajícího grafického výkonu. GPU v řadě HD 4000, vyráběná dnes pomocí nové 55 nm technologie, poskytuje tento výkon při nižší spotřebě energie a za nižší cenu než předchozí generace. Nová funkce známá jako ATI PowerPlay aktivně snižuje spotřebu energie podle zátěže.
Modely jsou vybaveny technologií CrossFireX, s dvěma vysokorychlostními konektory na každé kartě umožňující řetězové propojení 2, 3 nebo dokonce 4 grafických karet ke zvýšení výkonu při instalaci na základní desce CrossFireX. Protože každá karta má dva duální konektory DVI, je možné použít až osm monitorů současně, nebo - s aktivovaným systémem CrossFire - dvě GPU (a až čtyři s využitím chystaných verzí ovladačů) k výkonnějšímu zobrazení.
Modely v řadě HD 4000 jsou vybaveny nejnovější technologií ATI Avivo™ HD k dokonalejšímu zobrazení a mají zabudovanou technologii UVD 2(Unified Video decoder) pro zrychlené hardwarové dekódování obsahu Blu-ray™ a HD DVD pro oba kodeky VC-1 i H.264, která značně snižuje zatížení procesoru. Uživatele HDMI podporuje adaptér HDMI, který nabízí věrný audio a video výstup na jednom kabelu pro přímé připojení displeje připraveného pro HDMI.