Xperia Z asalnya menggunakan Android 4.1.2 Jelly Bean dengan pelancar ubah suai Sony serta beberapa aplikasi tambahan, seperti aplikasi media Sony (Walkman, Album dan Video). Peranti ini memperoleh kemas kini pada 24 Jun 2013, kepada Android 4.2.2 Jelly Bean.[2] Pada Disember 2013, kemas kini perisian Android 4.3 Jelly Bean dikeluarkan untuk peranti Xperia Z. Pada Mei 2014, kemas kini Android 4.4.2 KitKat dikeluarkan, dan seterusnya pada September 2014, kemas kini Android 4.4.4 KitKat dikeluarkan, dan ia merupakan kemas kini perisian terkini oleh Sony.

Pada 16 Oktober 2014, Sony melaporkan bahawa ia akan mengemas kini keseluruhan barisan peranti Xperia Z kepada Android 5.0 Lollipop, bermula awal 2015, bagi peranti Xperia Z3 dan Xperia Z2, manaka yang lainnya akan menyusul tidak lama kemudian.[17]