Ukuran dimensi telefon dicatatkan sebagai 139 x 71 x 7.9 mm dan beratnya ialah 146 gram (termasuk bateri). Ia didatangkan dengan bateri litium-ion terbina dalam, berkadaran 2330 mAj.

Xperia Z menampilkan kamera belakang 13.1 megapiksel dengan pengesan Exmor RS, denyar, penstabil imej, HDR, pengesanan wajah (dengan pengurangan kesan mata merah), Sweep Panorama, pengenalan latar dan zum digital 16x, serta kamera hadapan 2.2 megapiksel dengan pengesan Exmor R. Kedua-dua kamera boleh merakam video pada resolusi 1080p.[5]

Telefon pintar ini mempunyai skrin sesentuh kapasitif bersaiz 5", dan resolusinya ialah 1920x1080 piksel (1080p) pada 443 ppi, dengan 16 juta warna. Skrinnya menggunakan Mobile Bravia Engine 2 Sony untuk menambah baik gambar. Sebagai tambahan, Xperia Z mempunyai cipset Qualcomm Snapdragon S4 Pro, 2 GB RAM, 16 GB storan dalaman ingatan kilat (dengan lebih kurang 11 GB yang boleh digunakan oleh pengguna) dan slot kad microSD yang boleh menerima kad sehingga 64 GB.

Xperia Z mempunyai lubang audio 3.5 mm untuk fon kepala, sokongan GPS dan GLONASS, Bluetooth 4.0, Wi-Fi, HDMI (melalui MHL), MirrorLink 1.0, Miracast dan NFC, di samping memperoleh penarafan DLNA. Di Jepun, ia turut didatangkan dengan pemancar inframerah.

Telefon ini dilitupi di bahagian hadapan dan belakang oleh kaca bajaan, yang mana kaca hadapan menggunakan Kaca Dragontrail oleh Asahi Glass Company yang dilekatkan pada LCD menggunakan resin, manakala kaca belakang pula dari jenis Corning Gorilla Glass.[14][15][16]