Im Gegensatz zum Bildschirm ist das Kamera-Modul in den drei neuen Sonys identisch. Zum ersten Mal seit dem Xperia Z1 wurden der Kamera-Sensor deutlich verbessert und die neuen Modelle kombinieren einen 23 Megapixel 1/2,3-Zoll Exmor RS BSI CMOS Sensor mit einer F2,0 Blende und einem Dual-LED Blitz. Der Autofokus mit 0,03 Sekunden laut Sony der momentan schnellste im Smartphonebereich. Erreicht wird dies, wie auch schon bei einigen Konkurrenzmodellen, durch ein Hybrid-System, das, ähnlich wie bei manchen Systemkameras, Phasen- und Kontrastmessung kombiniert.
Auch in der Kamera-App gibt es Neuerungen. Im Superior Auto Modus, der bisher auf 8 Megapixel limitiert war, kann nun die maximale Auflösung des Sensors genutzt werden und die neue Touch Focus Funktion erlaubt es, durch eine Berührung des Bildschirms in einem Schritt den Fokus zu setzen und auszulösen.
Bei allen drei Modellen wird Android 5.1 durch einen Qualcomm Snapdragon 810 Systemchip angetrieben, Unterschiede gibt es aber beim RAM. Das Z5 Premium und Z5 bieten jeweils 3 GByte, das Compact Modell muss mit 2 GByte auskommen, was aber wegen der niedrigeren Bildschirmauflösung unproblematisch sein sollte. 32 GByte eingebauter Flashg-Speicher können mittels microSD-Karte erweitert werden, so daß auch bei der Aufnahme von 4K-Video genug Reserven vorhanden sein sollten. Ein neuer Fingerabdrucksensor erhöht die Sicherheit bei allen drei neuen Modellen, dieser ist praktischerweise zusammen mit dem Einschalter an der Seite angebracht. Smartphone-Fotografen dürften sich speziell über den zweistufigen Kameraauslöser freuen, der die Sony Z-Serie schon immer auszeichnete. Das Design ist den direkten Vorgängermodellen sehr ähnlich und wie bisher ist das Gehäuse wasser- und staubdicht. Das Sony Xperia Z5 und Z5 Compact werden ab Oktober erhältlich sein und 699 beziehungsweise 549 Euro kosten. Auf das Z5 Premium musst du einen Monat länger warten und auch der Preis fällt mit 799 Euro etwas höher aus.