Xperia Z2 được trang bị ống kính góc rộng G 20,7 Mpx, cảm biến Exmor RS 1/2,3 inch, bộ vi xử lý hình ảnh BIONZ, hỗ trợ độ phân giải quay phim 4K cao gấp 4 lần so với chuẩn Full-HD 1080p.
Bên cạnh tham số phần cứng cao cấp nói trên, Xperia Z2 còn được sự hỗ trợ của các phần mềm khá tốt giúp cải thiện hiệu quả hình ảnh. Mặc định khi bật camera lên là chế độ chụp ảnh Tự động cao cấp (superior auto), người dùng có thể chuyển đổi nhanh sang các chế độ khác như thủ công (manual), lệch tiêu nền (background defocus), hiệu ứng AR (AR effect), hiệu ứng quảng cáo (creative effect), chụp liên tục và chọn (timeshift burst), quét toàn cảnh (sweep panorama), quay phim 4K, video timeshift,… Kinh nghiệm sử dụng từ những đời máy trước cho thấy, dòng Xperia có cùng tính chất là chế độ chụp thủ công thường cho những tấm ảnh trong và sắc nét hơn chế độ tự động, màu sắc tự nhiên và chân thật hơn.
Ảnh chụp dưới ánh sáng ban ngày, màu sắc chân thật
Bông giấy dù ở cự li xa nhưng vẫn biểu hiện đúng màu
Tốc độ chụp và lưu ảnh của Xperia Z2 khá nhanh, tuy nhiên so với Z1 thì các tính năng của Z2 không khác gì mấy, cũng có zoom quang học 3x. Khi chụp ở cự li xa với độ phân giải cao nhất, bộ vi xử lý hình ảnh BIONZ có thể cung cấp cho người dùng tiêu cự 81mm quang học để lấy nét chi tiết. Dĩ nhiên, Z2 chỉ có thể cho hình ảnh chi tiết rõ ràng trong khoảng phóng đại cao nhất gấp 3 lần.
Ảnh chụp không zoom (digital zoom ratio = 1)
Ảnh chụp zoom gấp 3 lần (digital zoom ratio = 3)
Ảnh chụp zoom gấp 8 lần (digital zoom ratio = 8)
Khi chụp ngoài trời, ánh sáng đầy đủ, Xperia Z2 cho những tấm ảnh có màu sắc khá đẹp, chi tiết rõ ràng, khi phóng to ảnh chụp cũng khó thấy các điểm nhiễu. Nhưng khi chụp trong nhà hoặc dưới tình trạng thiếu sáng thì những tấm ảnh thể loại hoạt động cần tốc độ chụp nhanh sẽ khó khống chế, thỉnh thoảng xảy ra tình trạng cân bằng trắng sai.
Ánh sáng của bóng đèn có chỗ trắng, chỗ tím do tốc độ quét không đều tay
Các vật thể tĩnh và khối đều thể hiện khá tốt, nhưng không bắt nét kịp phần lá đang lay động nhẹ
Đối với ảnh chụp macro, khẩu độ f/2 của Xperia Z2 có thể dễ dàng tạo ra hiệu ứng ảo làm mờ phông nền, bù cho hiệu quả xoá phông của ống kính.
Ảnh chụp làm mờ phông nền bằng ứng dụng Lệch Tiêu Nền (Background Defocus)
Điều đáng tiếc là các dòng máy của Sony cho đến Xperia Z2 khi chụp buổi tối đều bị nhiễu khá nặng, không phóng to ảnh vẫn có thể thấy rất rõ. Cho dù là điều chỉnh lượng ánh sáng bằng chế độ thủ công cũng chỉ cho ra những tấm ảnh đạt chất lượng ở một giới hạn nhất định.
Ảnh chụp lúc 21h40 trời có mây và không có trăng
Điều mới mẻ nhất về camera của Z2 có lẽ là khả năng quay phim 120 khung hình/giây, cùng với sự hỗ trợ của phần mềm Video Timeshift giúp người dùng có những khúc phim chạy chậm, khiến video clip của mình thú vị hơn khi lưu giữ những khoảnh khắc quý giá bên cạnh người thân, gia đình và bạn bè. Ngoài Video Timeshift, bạn còn có thể quay một đoạn phim và dùng ứng dụng Movie Creator để cắt hoặc làm chậm những khúc phim đã quay.