При создании Ledger Nano S разработчики поставили приоритетом безоговорочную безопасность и максимальную защиту от взлома. В устройстве применены технологии, построенные на основе платформы Blockchain Open Ledger (BOLOS), мощной и гибкой операционной системы. В Ledger Nano S используется архитектура с двумя чипами ST31 Secure Element и микроконтроллером STM32. Целостность программного обеспечения гарантируется криптографической аттестацией.

Все конфиденциальные данные, необходимые для совершения операций, хранятся внутри изолированной среды Secure Element, заблокированной PIN-кодом. Операции с кошельками требуют личного присутствия владельца, так как они подтверждаются физически, нажатием кнопок на корпусе устройства. При этом при совершении каждой транзакции также необходимо вводить PIN. Это означает, что в случае утери злоумышленник не сможет получить доступ к содержимому кошелька. На случай, если владелец забудет PIN, есть возможность заранее записать ключевую фразу (состоящую из 12, 18 и 24 слов), которой он сможет восстановить доступ. Точно также с помощью ключевой фразы владелец может перенести данные на новое устройство в случае утери или кражи гаджета.

Ledger Nano S поддерживает более 20 различных монет, в число которых входят Bitcoin, Litecoin, Ethereum и Ethereum Classic. С помощью кошелька владелец криптовалюты может отправлять и получать платежи, проверять свои учетные записи и управлять несколькими адресами для каждой валюты. Гаджет использует приложения (кошельки-интерфейсы) для Google Chrome, управлять которыми можно в разделе Ledger Apps. Устройство поддерживает использование следующих кошельков: Ledger Wallet Bitcoin, Ledger Wallet Ethereum, Ledger Wallet Ripple, Copay, Electrum, Mycelium, MyEtherWallet, GreenBits, BitGo. Кроме того, Ledger Nano S поддерживает стандарт FIDO U2F, который упрощает процесс аутентификации на совместимых онлайн-сервисах.