Cayin N5ii có thể xem như một sự "lột xác" hoàn toàn từ phiên bản tiền nhiệm N5 với hàng loạt thay đổi như mặt trước sử dụng màn hình cảm ứng, chạy nền tảng Android 5.1 và các thông số phần cứng đầy ấn tượng.
Ngoại trừ những chi tiết được thừa hưởng lại từ phiên bản tiền nhiệm như cổng output 2.5mm, 2 khe cắm thẻ nhớ... N5ii có một thiết kế gần như khác biệt hẳn hoàn toàn. Tại mặt trước máy là màn hình cảm ứng 3.65-inch có độ phân giải 854x480 và chiếc máy nghe nhạc này hoạt động trên nền tảng Android 5.1, có thể cài đặt được ứng dụng từ Google Play. Khi so sánh, N5ii có kích thước nhỏ hơn khoảng 9% so với mẫu máy nghe nhạc Android đang có mặt trên thị trường của Cayin - I5, đồng thời nhẹ hơn khoảng 24%.
N5ii đã nâng cấp mạch giải mã lên ESS 9018K2M ( ở N5 là AK4490EQ), cho phép thiết bị này có thể chơi nhạc PCM với độ phân giải lên tới 384kHz/64bit, đọc trực tiếp định DSD có chất lượng tới 11.2MHz. Bộ nhớ trong của N5ii là 32GB, có thể mở rộng thêm bằng 2 khe cắm thẻ nhớ TF với dung lượng tối đa 400GB/thẻ. Ngoài ra, nó còn có thể chơi nhạc trực tiếp từ USB thông qua kết nối OTG.
Các cổng đầu ra trên N5ii bao gồm 1 cổng unbalance stereo mini và 1 cổng 2.5mm balance. Nhằm giúp cho thiết bị dễ dàng phối ghép với nhiều mẫu tai nghe khác nhau, Cayin đã trang bị cho N5ii một amplifier vi sai toàn phần. Ampli này có khả năng phân bổ năng lượng từng kênh một cách hiệu quả, đồng thời đem lại sự cải thiện âm tầng rõ rệt trên N5ii. Theo Cayin, trở kháng đầu ra của máy là 130mW/kênh (ở mức trở 32 ohm).
Cũng giống như một số sản phẩm nghe nhạc cao cấp khác, N5ii có chế độ "Audio Priority" giúp thiết bị tập trung vào phần xử lý nhạc, loại bỏ được các tác nhân ảnh hưởng đến chất lượng âm thanh. Ngoài ra, nó còn có thể đóng vai trò như một nguồn âm thanh analog chất lượng cao dành cho các mẫu portable/desktop amplifier và loa active.
Bên cạnh kết nối có dây, N5ii cũng sở hữu các công nghệ kết nối không dây như Bluetooth, Wi-Fi. Pin tích hợp trong máy có thời lượng phát nhạc liên tục vào khoảng 12 tiếng. Người dùng cũng có thể dùng N5ii làm USB DAC hoặc ổ cứng di động thông qua cổng USB Type-C mới nhất hiện nay.