Xperia Z3 hữu ngôn ngữ thiết kế OmniBalance truyền thống với các cạnh tương đối vuông vắn, tuy nhiên phần khung kim loại bao bọc lấy Z3 được làm bầu hơn, điều này sẽ giúp người dùng dễ dàng cầm nắm với một kích thước có thể nói là khá mỏng. Độ dày của Z3 giảm thiểu đáng kể so với Z2 (từ 8.2mm xuống còn 7.3mm), kích thước tổng thể 146 x 72 mm, trọng lượng cũng nhẹ hơn với 152g. Bên cạnh đó, mẫu flagship thế hệ mới của Sony vẫn được trang bị khả năng chống thấm nước, bụi theo chứng chỉ IP68, và đạt chứng nhận IP65 cho khả năng chống được nước bắn trực tiếp vào thiết bị.
Màn hình
Thật đáng tiếc khi Sony không trang bị màn hình Quad HD cho Xperia Z3, có lẽ vì độ phân giải Full HD đối với kích thước 5.2 inch trên Z3 có lẽ là quá đủ, mật độ điểm ảnh đạt được của máy là 424 ppi, theo công nghệ TRILUMINOS siêu sáng với màu sắc hiển thị sống động. Theo như hãng công bố, đây là thiết bị cao cấp có màn hình sáng nhất thế giới với độ sáng lên đến 600 nits
Cấu hình
Không được trang bị cấu hình mạnh mẽ như mong đợi, tuy nhiên với màn hình Full HD, Sony cung cấp chip xử lý Snapdragon 801 cho Z3 có thể nói là đáp ứng được những trải nghiệm tốt nhất đối với một mẫu flagship vào thời điểm hiện nay. Giống như Z2, Z3 có 3GB RAM LPDDR3, 2 phiên bản bộ nhớ trong bao gồm 16 và 32GB, có gắn kèm thẻ nhớ microSD. Nói về thỏi pin 3.100mAh, đây là một điểm đáng khen trên Xperia Z3 khi Sony đã cố ‘nhồi nhét’ một viên pin có dung lượng cao vào một cơ thể rất mảnh mai.
Camera
Xperia Z3 trang bị máy ảnh có độ phân giải 20.7MP truyền thống, tuy nhiên camera trên Z3 đã được cải thiện tốt hơn so với Z2. Máy sử dụng cảm biến Exmor RS 1/2.3”, góc ống kính rộng 25mm so với 27mm phiên bản tiền nhiệm. Về phía phần mềm, Sony cũng bổ sung thêm một số tính năng thú vị như Face in (quay 2 video), AR fun (vẽ nguệch ngoạc lên hình ảnh), Sound Photo và nhiều hơn thế. Không những thế, Sony đã cải thiện khả năng ổn định hình ảnh quang học trên Z3, chống rung tốt hơn khi quay video.
Máy sẽ chạy Android 4.4.4 KitKat mới nhất, hỗ trợ NFC, Bluetooth 4.0, mạng tốc độ cao Cat 4 LTE. Sony dự kiến sẽ còn công bố thêm phiên bản 2 SIM dành cho mẫu sản phẩm này. Z3 sẽ được bán ra với 4 màu là trắng, đen, đồng và xanh. Mức giá vẫn chưa được tiết lộ.