歴代モデルとの比較において、最も劇的な跳躍を見せたのがチップセットの刷新です。第2世代3ナノメートル（nm）プロセスで製造されたM4チップの処理能力は、前世代のM2チップと比較してCPU性能で約1.5倍、グラフィックス性能においては最大4倍の高速化を記録しています。
実際の性能差を可視化するため、業界標準のiPad Proのベンチマークスコア（Geekbench 6）を測定した結果が以下の通りです。
- M4 iPad Pro：シングルコア 約3,700点 ／ マルチコア 約14,500点
- M2 iPad Pro：シングルコア 約2,600点 ／ マルチコア 約10,000点
- M1 iPad Pro：シングルコア 約2,300点 ／ マルチコア 約8,400点
特筆すべきは、ハードウェアアクセラレーテッド・レイトレーシングとメッシュシェーディングの初対応です。これにより、3DグラフィックレンダリングやAAA級ゲームタイトルの描画において、従来のM2ではコマ落ちが発生していた高負荷シーンでも、M4は滑らかな60fps〜120fpsのフレームレートを安定して維持します。加えて、1秒間に38兆回の演算を行う最新Neural Engineの恩恵により、AIを活用した画像切り抜きや音声ノイズ除去などの処理時間が体感できるレベルで短縮されました。
