Quase idênticos. Ambos rodam todos jogos PS3 (disco ou PSN), mesmos apps e recursos (streaming de mídia). Diferente do PS3 "fat", nenhum dos dois roda jogos de PS2 em disco, mas ambos rodam jogos de PS1.
Espaço e Preço (na época de produção)
Únicas diferenças: espaço no HD e preço. Modelo 160 GB custava US$ 300; 320 GB custava US$ 350. O 320 GB dobra o espaço interno, mas funciona exatamente igual.
Qual Escolher
Só joga discos: 160 GB basta.
Compra jogos na PSN / é assinante PS Plus (jogos grátis mensais): 320 GB evita ficar sem espaço rápido.
Armazena vídeos/filmes no console: HD maior permite guardar mais.
Upgrade de HD
Ambos permitem trocar o HD interno por um maior (até 1 TB ou mais). Nesse caso, pode comprar o 160 GB para economizar, pois o HD original não importa. Também dá para ligar HD externo via USB para vídeos/backup, mas não roda jogos direto do HD externo.