屏幕方面，Sony Xperia XZ3 采用 6 吋 QHD+ HDR OLED 18:9 屏幕，让黑色更黑、对比更加鲜明，且具备 HDR 影片画质提升技术，可以将 SDR 影片转化成 HDR 画质，享受更好的色彩效果。XZ3 也具备 S-Force 前置立体声环绕音效，音量比上一代大 20%，依旧支援 Hi-Res 高解析音乐、DSEE HD 数位音质还原技术等，同时也有智慧震动回馈功能，让使用者体验到更身历其境的感受。
AI in Xperia，Sony 导入人工智能
Sony 在发表会上特别强调 Xperia XZ3 加入更多人工智能功能，透过深度学习和机器学习，让手机可以了解使用者的操作习惯。例如 XZ3 加入了 AI 侧边操控功能，只要轻点两下左侧或右侧边框，手机就会透过它侦测到的时间和地点秀出可能会用到的应用程序，省去使用者查找应用程序的麻烦。手势操作还包含在屏幕上往下滑就能回到上一步，让消费者更方便单手操作手机。
相机也加入智慧启动功能，比方说当使用者改变手持方式变成横放手机后，XZ3 就会自动开启相机模式，让使用者能更快拍下照片，过往搭载的智慧场景模式、欲拍功能、自动追焦连拍等都能在 Xperia XZ3 上使用。
主镜头一样为 1900 万画素 MotionEye 单镜头相机，前镜头则为 1300 万画素自拍镜头，并加入肖像自拍功能，可以提供美肌、美颜、背景虚化功能。
首款搭载 Android 9 Pie 操作系统
硬件上，Sony Xperia XZ3 依旧搭载高通 Snapdragon 845 处理器，搭配 6GB RAM 与 64GB ROM，也支援 Qi 无线充电和 USB PD 规格，上市时就会搭载 Android 9 操作系统，台湾预计在 10 月初推出。
此次搭配 Xperia XZ3 推出 SCTH70 智慧视窗保护套与 SCSH70 侧翻式保护套，两款均推出对应手机的色彩，另有其他充电及耳机配件：
- 无线充电座 WCH20
- 开放式立体声耳机 STH40D
- 高音质颈挂式蓝牙耳机 SBH90C
- EC270 Type-C 二合一充电音源线
