PS4 Pro là một phiên bản nâng cấp cấu hình giữa vòng đời của hệ máy PS4, được công bố tại sự kiện PlayStation Meeting 2016 và bán ra vào 10/11/2016. Với sức mạnh hơn so với người tiền nhiệm PS4, giúp cho máy có thể chạy game ở độ phân giải 4K và hỗ trợ High Dynamic Range (HDR) cùng với một nền đồ họa tốt hơn PS4.
 
PS4 Pro có thiết kế tương tự như PS4 nhưng có kích thước lớn hơn (295 x 55 x 327 mm) với 3 tầng thay vì 2 tầng như phiên bản Original và Slim. Vẫn sử dụng chất liệu nhựa nhám tương tự như PS4 Slim thay vì nhựa bóng như các đời PS4 trước sẽ giúp hạn chế việc bám vân tay và trầy xước trong quá trình khi sử dụng.
 
Bố trí các nút cũng có nhiều sự thay đổi trên PS4 Pro, với việc không sử dụng phím cảm ứng, nút Power (nguồn) và nút Eject (lấy đĩa) của PS4 Pro đã quay trở lại với phím bấm vật lý tích hợp thanh đèn LED. Mặt sau máy hỗ trợ các cổng kết nối quen thuộc gồm HDMI, Lan, Aux và optical
 
PS4 Pro được trang bị một bộ vi xử lý AMD Jaguar 8 nhân với tốc độ xung nhịp CPU là 2.1GHz. Quan trọng hơn, sản phẩm mới này đã tăng gấp 2.5 sức mạnh của GPU từ 1,8 teraflop lên 4,2 teraflop. Ngoài ra nó cũng được thêm 1 GB DRAM để giúp giao diện điều khiển chuyển đổi giữa các ứng dụng dễ dàng hơn.
 
Tay cầm DualShock 4 được các kỹ sư Sony cùng hãng game danh tiếng Guerrilla Games (Killzone series, Horizon Zero Dawn) hơp tác thiết kế để cho ra tay cầm Dualshock 4, mang đến trải nghiệm tốt nhất chưa từng có khi so với người tiền nhiệm DualShock 3. Nút Start và Select huyền thoại nay đã được thay thế bằng 2 nút đầy tiện ích và là 1 phần không thể thiếu cho gamer ngày nay, đó là nút Share và Option.
 
Điểm khác biệt của tay cầm DualShock 4 Slim và DualShock 4 đời cũ là ở phần touchpad, bây giờ đã được Sony bổ sung thêm 1 dải đèn LED nhỏ, giúp nhận biết trạng thái tay cầm dễ dàng hơn bao giờ hết.
 
Ngoài ra, PS4 Pro cũng sẽ nâng cao trải nghiệm PlayStation VR (PS VR), theo Cerny. Các nhà phát triển trong tương lai có thể làm tăng sự sinh động của các cảnh chơi, tăng tỷ lệ khung hình và nhiều hơn nữa. Netflix và YouTube cũng đang phát triển các ứng dụng dành riêng cho PS4 Pro.