Xperia 1采用6.5英寸21:9屏幕，最高支持120Hz刷新率。4K分辨率、支持HDR、OLED材质，以往能在电视上看到的词汇被采用到了手机上。屏幕覆盖100% DCI-P3色域，并且兼容BT.2020色域。10bit色深，支持1000000:1的高对比度。内置一颗X1 for Mobile色彩引擎，应该是由BRAVIA团队帮助研发的，结合HDR，能够让屏幕呈现更好的色彩还原效果。此外，21:9的屏幕支持分屏技术，可以分为两个16:9的区域（一个横置，一个竖置），用户一边看视频一边聊天无压力。
Xperia 1采用了后置三摄系统，顺应了手机行业的潮流，让手机同时具备超广角、广角主摄像头和长焦镜头。三个摄像头分别等效全画幅视角的16mm、26mm和52mm焦段。支持OIS光学防抖+EIS电子防抖，且搭载有BIONZ X for mobile影像处理器，这是来自α相机部门的助攻。另外，索尼Xperia 1有自家相机和摄像机部门的技术加持，获得了无损降噪特性和眼控对焦功能。前者能够让暗光成像更加纯净，后者则是首次出现在手机平台。
