Surface Duo có thiết kế gợi nhớ mẫu laptop hai màn hình Surface Neo nhưng nhỏ gọn hơn. Chiếc điện thoại trang bị hai màn hình 5.6 inch có thể xoay lật 360 độ, khi mở ra trở thành máy tính bảng 8.3 inch.
Mỗi màn hình có thể chạy hai ứng dụng đồng thời hoặc Duo có thể chuyển sang chế độ toàn cảnh (landscape) để màn hình thứ hai biến thành bàn phím, tay cầm game. Phiên bản Android dùng trên Duo cũng khá giống với Windows 10X trên Surface Neo.
Theo Wire, Surface Duo sử dụng chip Snapdragon 855 nhưng các yếu tố thiết kế cuối cùng chưa được quyết định, chẳng hạn có camera sau hay không. Dù Giám đốc sản phẩm Panos Panay không gọi Surface Duo là “điện thoại” tại sự kiện, nó đánh dấu cột mốc lớn cho Microsoft: đó là quay trở lại thị trường smartphone lần đầu tiên sau khi Windows Phone bị khai tử năm 2017.
Cũng như Neo, Surface Duo vừa được giới thiệu chỉ là bản xem trước. Đến cuối năm 2020, thiết bị mới có mặt trên thị trường nhưng Microsoft muốn lập trình viên có thời gian để bắt đầu viết ứng dụng.