Xperia Z5 được trang bị màn hình 5.2 inch, độ phân giải 1080 x 1920 pixel cho mật độ điểm ảnh 432 ppi. Thiết bị sử dụng chip Snapdragon 810 lõi tám 64-bit với 4 lõi Cortex-A57 và 4 lõi Cortex-A53. Về bộ nhớ, Xperia Z5 sở hữu RAM 3GB hỗ trợ đa nhiệm cùng bộ nhớ trong 32GB. Dĩ nhiên, chiếc điện thoại này cũng có một khe cắm thẻ microSD cho phép mở rộng dung lượng lưu trữ.
Về camera, đúng như những gì được đồn đại, Xperia có một camera 23MP với cảm biến Exmor ở phía sau, va một camera 5MP phục vụ cho chụp ảnh tự sướng. Điểm đáng chú ý là khả năng lấy nét của camera sau - với tốc độ 0.03s, Xperia Z5 được đánh giá là điện thoại có camera lấy nét nhanh nhất hiện nay.
