Bei der Leistung dagegen lassen sich die Japaner nicht lumpen. Mit dem Achtkern-Prozessor Snapdragon 810 ist der aktuell schnellste Mobilprozessor verbaut, dem drei GByte Arbeitsspeicher zur Seite stehen. Für Filme, Musik und Bilder verbaut Sony zudem 32 GByte internen Speicher, der per microSD-Karte um bis zu 128 GByte erweitert werden kann.
Der Akku ist im Gegensatz zum Vorgänger leider leicht geschrumpft: statt der bisherigen 3.100 mAh fasst der Akku nur noch 2.930 mAh. Dennoch sollte auch das Z4 bei normaler Nutzung für jeden Anwender ausreichend Laufzeit bieten, schließlich stellte das Z3 reihenweise Rekorde auf, wenn es um die Zeit ging, die das Smartphone ohne Steckdose bewältigt. Zudem sorgt die verringerte Akkulaufzeit auch für kompaktere Maße: Sonys neues Topmodell misst 146 x 72 x 6,9mm und bringt nur 144 Gramm auf die Waage.
Bei der Hauptkamera setzt Sony wie beim Display auf Bewährtes. Wie schon beim Z3 löst sie mit 20,7 Megapixeln bei Fotos und in 2160p in Videos auf. Dafür hat man bei der Frontkamera aufgerüstet und folgt dabei dem Trend, bessere Selfies mit Smartphones zu ermöglichen. Zwar löst sie mit »nur« 5,1 Megapixeln auf, hat dafür aber ein spezielles Weitwinkelobjektiv sowie eine aktive Bildstabilisierung verbaut. In Sachen Konnektivität steckt Sony in das Z4 alles, was aktuell teuer und modern ist. Neben HSPA sind auch der schnelle Datenstandard LTE sowie NFC und Bluetooth 4.1 an Bord.
Als Betriebssystem setzt Sony selbstverständlich auf die aktuelle Android-Version 5.0 alias Lollipop, über das die Japaner ihre eigene Benutzeroberfläche »Xperia UI« legen. Äußerlich sorgen ein Metallrahmen und eine Glasrückseite für einen Auftritt, der eines Flaggschiffs würdig ist.