החזית של NIO ES9 מאמצת עיצוב Shark Nose, עם פנסי יום Double-Dash晶钻 כפולים ופנסי HDPL חכמים. בחלק האחורי יש פנס אחורי עובר תלת-מקטעי עם 662 נוריות Super Red LED. הרכב מצויד גם בדלתות חשמליות עם סגירה אוטומטית וחיישנים, מדרגות צד חשמליות, דלת תא מטען חשמלית עם חיישנים, ותא קדמי חשמלי עם חיישנים בנפח 216 ליטר. הגג הוא חלון שמש מפוצל, והמראות החיצוניות כוללות תפקוד עמעום אוטומטי נגד סנוור.
בפנים, אזור הקונסולה המרכזית של NIO ES9 מצויד במסך Skyline דיגיטלי בגודל 48 אינץ׳ ברזולוציית 5K חדה במיוחד, הנמתח לאורך כל הקונסולה המרכזית; במרכז נמצא מסך צף בגודל 15.6 אינץ׳, עם מערכת הפעלה SkyOS·天枢 ושבב Qualcomm Snapdragon 8295. בנוסף יש AR-HUD, מראה אחורית סטרימינג וטעינה אלחוטית 50W. ההגה מעור עם תפקוד חימום.
בשורה האחורית יש שני מסכים בגודל 16 אינץ׳ ברזולוציית 3K, התומכים בהתאמה לזווית המושבים, ומשולבים בהם מערכת ועידת וידאו לרכב, מקרר חכם 8.8 ליטר, כספת 9.4 ליטר וחלונות פרטיות חכמות עם עמעום. בנוסף, בשורה האחורית יש שולחן קטן רב-תפקודי, תאורת אווירה, מערכת ניחוחות ומטהר אוויר. המושבים מסודרים בתצורת שישה מושבים 2+2+2, כשהשורה הקדמית והשורה השנייה כוללות חימום, אוורור, עיסוי ורמקולים במשענת הראש, וגם למושבי השורה השלישית יש תפקוד חימום.
חומרת הנהיגה החכמה של NIO ES9 מבוססת על מערכת AQUILA天鹰座 ומעבד神玑 NX9031 בפיתוח עצמי, עם מודל גדול מקצה לקצה השולט ישירות בהיגוי ובפדלים. המערכת אינה תלויה במפות עילית מדויקות, ומסתמכת על מיזוג חישה חזותית ולידאר, בשילוב מודל גדול בפיתוח עצמי לקבלת החלטות.
בצד ההנעה, NIO ES9 מצויד בשני מנועים חשמליים קדמי ואחורי; ההספק המרבי של המנוע הקדמי הוא 180 קילוואט, של האחורי 340 קילוואט, ההספק המשולב של המערכת 520 קילוואט, מומנט שיא 700 ניוטון-מטר, וזמן האצה מ-0 ל-100 קמ״ש הוא 4.3 שניות. הרכב מבוסס על ארכיטקטורת מתח גבוה 900 וולט, תומך בטעינה מהירה במיוחד של 600 קילוואט, מצויד בחבילת סוללות של 102 קילוואט-שעה, והטווח החשמלי לפי CLTC מוצע בשתי גרסאות: 600 ק״מ ו-620 ק״מ. במקביל נשמר תפקוד החלפת הסוללה, שניתן להשלים אוטומטית בכשלוש דקות.בצד השלדה, הרכב מצויד בהיגוי steer-by-wire ובמערכת היגוי גלגלים אחוריים, תומך בהנעה כפולה חכמה ובמספר מצבי שטח חכמים, ועומק החציה המרבי הוא 810 מ״מ.
דעתו של שיאו טאנג: ב-NIO ES9 אפשר לראות גישה של המותג לטיפול ב״גדול״ ו״טכנולוגיה״. מבחינת מרחב, הוא אכן הגיע לרמה מעבר לרכבי שטח רגילים, וההדגמה של יאו מינג יושב בתוך הרכב גם משכנעת. השלדה היא החלק המעניין יותר: היגוי steer-by-wire, היגוי גלגלים אחוריים ומתלי אוויר אקטיביים מלאים – כל השלישייה מותקנת, ורדיוס הסיבוב עומד על 5.4 מטרים. רכב שטח גדול באורך 5.36 מטרים עם גמישות כזו אכן מתנהג טוב בהרבה מהצפוי בסיבובי פרסה יומיומיים או בנסיעה בדרכים צרות. ES9 מאמץ ארכיטקטורת 900V, עם סוללת 102 מעלות, תומך בטעינה מהירה במיוחד של 600kW, ובמקביל גם בהחלפת סוללה – מה שבאמת נותן לו יתרון רגיעה לעומת רכב שמסתמך רק על טעינה.
