Sony Xperia Z1 nổi bật với màn hình TFT cỡ 5-inch, độ phân giải 1080 x 1980 điểm ảnh. Giống như smartphone cỡ bự Xperia Z Ultra, sản phẩm này cũng sở hữu công nghệ màn hình TRILUMINOS và X-Reality dành cho điện thoại cho hình ảnh hiển thị sắc nét. Hơn nữa, Z1 còn có khả năng chống thấm nước tuyệt vời theo tiêu chuẩn IP55/IP58, trên cấp so với Sony Xperia Z (IP55/IP57). Sony tiếp tục sử dụng thiết kế OmniBalance và khung nhôm cho sản phẩm này.

Máy mang sức mạnh của chipset Qualcomm Snapdragon 800 MSM8974, gồm bộ xử lý lõi tứ tốc độ 2,2GHz và đồ họa Adreno 330; RAM 2GB, bộ nhớ trong 16GB, khe cắm thẻ nhớ microSD và nguồn pin 3000mAh.

Sony cho biết, Xperia Z1 sẽ là tích hợp camera mặt trước hàng đầu thế giới trên smartphone. Trong cuộc thử nghiệm độc lập, camera mặt sau của Xperia Z1 có chất lượng ảnh chụp tổng thể, trong số tất cả các smartphone hàng đầu hiện nay. Tuy nhiên, chưa rõ chúng có hơn Lumia 1020 hay không.

Về thông số kỹ thuật camera, Xperia Z1 được đồn thổi tích hợp camera Exmor RS CMOS 20.7MP cỡ 1/2.3-inch, ống góc rộng G Lens và khẩu độ F2.0 và công nghệ xử lý hình ảnh BIONZ dành cho điện thoại. Sony cũng nói về bộ ứng dụng camera sẽ ra mắt cùng với thiết bị.

Sản phẩm chỉ được bán tại một số quốc gia như Đức, Anh, Pháp, Nhật Bản và Mỹ. Sản phẩm có kích cỡ 144 x 74 x 8,5mm, nặng 170g và có ba màu, gồm đen, hồng và trắng. Máy hoạt động trên hệ điều hành Android 4.2.2.