Il Sony Xperia Z5 conserva tutte le caratteristiche tecniche del suo predecessore Xperia Z3+: il design Omni-balance impermeabile (certificato IP65/IP68), display Triluminos Full HD da 5,2 pollici, doppio altoparlante frontale, vetro Gorilla 3 glass. L'unica differenza notabile è la forma del pulsante di accensione allungata anziché tonda, la ragione di questo cambiamento è semplice: questo dispositivo ospita un lettore di impronta digitale.L'interno della piattaforma del Sony Xperia Z5 è praticamente identica all'Xperia Z3+: chip Snapdragon 810 Qualcomm, 3 GB di RAM, 32 GB di memoria interna (espandibile con microSD), connessione completa (LTE, Wi-Fi ac, Bluetooth 4.1, DLNA, MHL, NFC, GPS), chip audio ClearAudio+ e una webcam da 5 megapixel. Tuttavia, la fotocamera è migliorata: il nuovo sensore Exmor RS da 23 megapixel è abbinato a una lente G 24mm grandangolo con messa a fuoco automatica.Infine, il Sony Xperia Z5 è dotato di una batteria 29000 mAh, software Android 5.1 Lollipop con Xperia UI.