カメラのイメージセンサーはZ3と同じ1/2.3型の「Exmor RS for mobile」。広角25mmのGレンズ、画像処理エンジン「BIONZ for mobile」も継承する。ISO感度は12800に対応。暗い場所でも鮮明な写真が撮れることを特徴としている。ソニーのサイバーショットやハンディカムが採用する電子式手ブレ補正技術によるステディショットも引き続き搭載。フロントカメラによる“セルフィ”撮影はイメージセンサーを2.1メガから5.1メガに強化するなど、より高精細な写真が簡単に撮れるようスペックアップを図った。レンズは広角25mmの範囲をカバーする。Xperiaならではのカメラ用の画像加工アプリも種類が追加される。