Để đạt được kết quả ấn tượng nàym Sony đã trang bị cho Xperia Z5 cảm biến BSI CMOS 23MP mới, kích thước 1/2.4". Thấu kính của điện thoại là G-Lens với độ mở khẩu độ F2.0 cùng đèn Flash kép với hai nhiệt độ màu khác nhau. Về lấy nét, Sony đã nâng cấp hệ thống lấy nét của Z5 thành lấy nét lai với tốc độ lấy nét lên đến 0.03 giây, là sự kết hợp của lấy nét theo tương phản (contrast AF) và lấy nét theo pha (phase detection)
Về khả năng quay video, hệ thống chống rung quang học OIS của máy hoạt động hiêu quả và DxOMark dùng cụm từ "bỏ xa các đối thủ khác" để diễn tả sự ấn tượng của họ. Khả năng lấy nét cũng hoạt động nhanh. Tuy nhiên khi quay video trong điều kiện thiếu sáng, tốc độ lấy nét bị ảnh hưởng đáng kể.
So sánh về các tiêu chí đánh giá chất lượng quay video giữa Xperia Z5 - iPhone 6 Plus - Galaxy S6 Edge