Pixel 3 XL採用三星提供AMOLED面板，而非LG Display提供OLED面板，Google曾表示會進一步調整、最佳化，同時透過軟體精準控制，透過難以察覺形式改變每一個影像畫素顯示位置，藉此避免OLED面板螢幕因長時間固定顯示相同內容，導致發生螢幕烙印問題。 在Pixel 3正式於美國地區開放銷售，同時也在台灣地區宣布上市消息後，iFixit網站很快地將Pixel 3 XL拆解報告釋出，其中確認Pixel 3 XL所採用螢幕元件，將是由三星所提供的AMOLED面板打造，此外應用在機身內的VPU視覺運算元件Pixel Visual Core，則與去年用於Pixel 2系列的規格相同。