PS5 的主機板分為正面的「A 面」與背面的「B 面」。其中 A 面配置有系統處理晶片、SSD 控制晶片與快閃記憶體晶片，B 面配置有系統記憶體晶片、快閃記憶體晶片與直流轉換電源供應迴路。雖然熱量主要來自 A 面的系統處理晶片，但 B 面的發熱也達到 PS4 系統處理晶片等級，因此兩面都配置有強力的散熱系統。
PS5 主機板的「A 面」
PS5 主機板的「B 面」
液態金屬 TIM
為了讓 A 面的系統處理晶片的熱量能更快速排出，PS5 導入了液態金屬 TIM（熱界面材料）※。雖然液態金屬 TIM 存在已久，但有幾個關鍵的問題需要克服。首先是液態金屬會導電，如果滲漏出來會導致電路板短路故障，因此需要防止滲漏的設計。此外以鎵合金為主的液態金屬對鋁有很強的浸潤侵蝕性，而鋁正是散熱器最常見的材質。銅雖然比較能抵抗鎵合金的侵蝕，但也無法完全避免。因此需要透過電鍍的方式來保護。
※ 介於發熱來源與散熱系統之間、用來減少熱量傳遞阻礙的材料，例如一般常見的矽質導熱膏
PS5 在系統處理晶片上採用液態金屬熱界面材料
為了克服液態金屬 TIM 應用在 PS5 量產上的問題，SIE 花費了 2 年的時間進行準備，並採用自家訂製的配方。而之所以採用成本較高的液態金屬 TIM，主要的著眼點在於降低散熱系統的整體成本。雖然液態金屬 TIM 的成本比一般矽質 TIM 來得高，但是卻能更有效將熱量導出，因此可以採用成本較低的散熱器，降低散熱系統的總成本。舉例來說，假設某系統原本採用 10 日圓的 TIM 搭配 1000 日圓的散熱器，現在換成 100 日圓的 TIM 搭配 500 日圓的散熱器也能達成相同散熱效果的話，則總成本就能從 1010 日圓降低至 600 日圓。
散熱器
PS5 採用由 6 根導熱管構成的大型散熱器，所有導熱管都匯集到與處理晶片接觸的部分，將熱量快速傳導到所有散熱鰭片上排出。與液態金屬 TIM 接觸的部分採用電鍍處理以防止腐蝕。SIE 表示雖然只是採用一般的導熱管，不過在散熱鰭片形狀與氣流的設計上下了功夫，因此能達成與成本較高的均溫板相同的散熱效能。
PS5 採用由 6 根導熱管構成的大型散熱器
透過 6 根導熱管將系統處理晶片的熱傳導到散熱鰭片散出
散熱器與液態金屬 TIM 接觸的部分採用電鍍處理以防止腐蝕
主機板 B 面的散熱則是整合在屏蔽電磁波的鋁質金屬板上，在直流轉換電源供應迴路、系統記憶體晶片、快閃記憶體晶片上都塗有液態導熱膏，還設置了附帶導熱管的散熱器來強化直流轉換電源供應迴路的散熱。
PS5 主機板 B 面透過鋁質金屬屏蔽板與熱導管散熱器來散熱
直立 / 橫放散熱效能
SIE 表示 PS5 在直立擺設與橫放擺設的散熱效能並沒有差別。雖然可能有人會認為因為有「煙囪效應 ※」因此直立擺設的散熱效能會比較好，但在安裝有主動排氣的散熱系統中，煙囪效應帶來的影響只在誤差範圍內。SIE 除了透過計算機輔助工程（CAE）來協助各散熱零件的設計之外，還會製作全透明的 PS5 主機模型，透過導入乾冰煙霧來觀察主機內部實際空氣流動的狀況，同時測量各部分的溫度，藉此來改良散熱設計。
PS5 標準版主機配備吸入式 Ultra HD Blu-ray 光碟機模組，採用金屬外殼密閉封裝，且與外殼底盤接觸的部分配置有雙層防震墊片，藉以減低運作時的震動與噪音。配備 350 瓦功率的電源供應器模組，外殼前後預留有通風口，可以讓循著羊角螺線（Clothoid）軌跡流通的散熱風扇氣流進入進氣口，再從主機後方排出。
