Có thiết kế nhiều điểm tương đồng với người tiền nhiệm Z1, Z2 có màn hình rộng hơn, 5,2-inch độ phân giải Ful-HD 1080p với công nghệ màn hình hiển thị màn hình mới Live Colour LED mà theo Sony chúng sẽ cải thiện nhiều điểm yếu từ Z1. 

Là phiên bản cao cấp nhất, Sony trang bị cho Z2 bộ xử lý Snapdragon 801 mới nhất từ Qualcomm hỗ trợ mạng di động LTE, cho phép quay video độ phân giải 4K. Thiết bị được trang bị RAM 3GB cùng với đó là máy ảnh 20,7-megapixel dùng cảm biến Exmor RS kích thước 1/2.3 ở mặt sau với khả năng quay dưới nước.

Các tính năng khác bao gồm bộ loa kép kết hợp bộ khuếch đại âm thanh độc quyền từ Sony là S -Force Front Surround cùng công nghệ loại bỏ tiếng ồn kỹ thuật số.

Đây sẽ là chiếc smartphone hứa hẹn gây ấn tượng nhất vào tháng 3 khi chúng chính thức bán ra với bề dày mỏng hơn Z1, chỉ 8,2mm nhưng trang bị một pin dung lượng lớn hơn, 3.200 mAh. Các Z2 sẽ mặc định khởi động trên Android 4.4.2 KitKat mới nhất khi phát hành.