Sony Xperia Z1 được trang bị cảm biến 1/2.3" – lớn hơn 70% so với các cảm biến đang dùng trên smartphone hiện nay, cho khả năng chụp ảnh và quay video rất tượng. Sony Xperia Z1 sẽ mang trên mình tất cả các công nghệ tiên tiến của Sony như ống kính G Lens khẩu độ F/2.0, cảm biến ảnh Sony Exmor RS và chip xử lý ảnh Sony BIONZ. Tiếc rằng camera 20.7MP trên Sony Xperia Z1 lại không có khả năng quay video phân giải 4K, mà chỉ dừng ở mức 1080p.


Sony Xperia Z1 có thiết mỏng và chịu nước (đạt chứng nhận IP58) như người anh tiền nhiệm Xperia Z. Sản phẩm dùng chip xử lý Snapdragon 800 lõi tứ tốc độ 2.2GHz mạnh mẽ. Sony Xperia Z1 chỉ có 1 phiên bản bộ nhớ trong 16GB (mở rộng qua thẻ nhớ microSD tối đa 64GB), 2GB RAM và pin dung lượng 3000mAh.