A7M3內置了2420萬像素Exmor R CMOS背照式影像傳感器，結合新的前端LSI，使影像傳感器讀取速度提高2倍；改進的BIONZ X影像處理器使圖像處理速度提高1.8倍，讓A7M3擁有出色的影像畫質。ISO100-51200（靜態圖像可擴展至ISO50-204800）的感光度范圍，使圖像整體質量提升1.5倍。并且在低感光度設置下可實現15級的寬廣動態范圍/寬容度，即使在靜音拍攝或連續拍攝時，也可輸出14 Bit的RAW原始格式。配備新的5軸防抖系統，最高可補償約5級的快門速度。

相比前代產品，A7M3的自動對焦性能也有了飛躍性的提升。新增的4D對焦系統，693個相位檢測+425個對比度檢測對焦點，覆蓋范圍達到了93%。在弱光環境的對焦速度，跟蹤對焦速度達到A7M2的2倍。眼控（眼部）對焦支持AF-C模式同時適用于采用LA-EA3卡口適配器轉接后的索尼A卡口鏡頭。對焦靈活性也有所提升，包括自動對焦模式下的對焦放大、AF-ON按鈕、多功能搖桿、靈活的觸摸對焦功能等。

連拍速度方面，A7M3可在2420萬有效像素下實現最高約10張/秒的連拍，精準的AF/AE可連續跟蹤拍攝多達177張JPEG、89張壓縮RAW格式或40張未壓縮的RAW格式照片。機械快門和靜音快門均可應用于10 張/秒的高速連拍模式；而在8 張/秒的實時取景拍攝模式下，取景器或液晶屏幕也不會出現明顯滯后。

同時在高速連拍時大量圖像被寫入存儲卡期間，依舊可操作相機的關鍵功能。包括進入Fn（功能）和MENU（菜單）按鈕，圖像回放和其它幾個菜單包括照片評分功能等以方便用戶對照片進行管理。在熒光燈或人造光源下進行拍攝，用戶可開啟防閃爍功能，大幅降低采用高速快門拍攝時畫面頂部和底部出現的顏色和曝光異常。

對于經常使用相機錄制視頻的攝影師來說，A7M3可以說帶來了不小的驚喜。它配備有專業的4K HDR視頻拍攝功能，可在全畫幅35mm模式下記錄4K (QFHD: 3840 x 2160)視頻，通過使用全像素讀取的方式超采樣約2.4倍于4K分辨率像素的大量源信息并生成4K視頻，從而獲得更出色的細節和深度。A7M3還支持4K HDR(HLG)視頻錄制，可在兼容 HDR(HLG)的索尼電視播放更加真實的4K HDR影像。A7M3內置的S-Log2和S-Log3可提高寬容度和調色空間，還支持自動跟蹤對焦模式以120fps錄制100 Mbps的全高清視頻，可在后期編輯成4倍或5倍慢動作視頻文件。

其它方面，A7M3也有不小的改進。機身采用了防塵防滴設計，配備了雙媒體卡槽，其中一個可支持UHS-II高速SD卡，用戶可分別單獨儲存JPEG與RAW，或分別存儲照片和視頻。得益于新的NP-FZ100電池容量提升，使A7M3擁有高達710張的拍攝續航。約230萬像素XGA OLED Tru-Finder電子取景器，再現逼真細節。電子取景器和液晶顯示屏均可設置“標準”或“高級”的顯示質量。它可通過Wi-Fi向智能手機、平板電腦、筆記本電腦和FTP服務器傳輸文件。高速Type-C USB 3.1接口既可充電也能連接其它配件，當和電腦連接時還能進行高速的數據傳輸。

備受好評的“Imaging Edge”應用也同時再升級。“Imaging Edge”提供了三個可免費下載的電腦應用程序—— “Remote”（遙控）、“Viewer”（瀏覽）和“Edit”（編輯），支持實時電腦遠程拍攝和RAW處理。在新的1.1版本中，PC聯機拍攝傳輸速度提升了10%，而RAW格式照片編輯速度則提升了65%。