Sau nhiều thông tin rò rỉ thì cuối cùng Sony Xperia Z4 cũng đã trình làng. Vẫn theo phong cách thiết kế Omni-Balance của các phiên bản tiền nhiệm, Sony Xperia Z4 vẫn giữ nguyên vóc dáng bo tròn các góc máy với khung kim loại và mặt kính cường lực phía trước và phía sau, tạo nên thân máy nguyên khối.
Một trong những đặc điểm mới trên Sony Xperia Z4 là cổng microUSB không còn sử dụng nắp che nữa, nhưng vẫn có khả năng chống nước đạt chứng nhận IP68. Ngoài ra, thân máy được giảm bề dày xuống chỉ còn mỏng có 6.9mm, ngang với iPhone 6, nhưng cụm camera sau không lồi lên như của đối thủ.
Sony vẫn trang bị tấm nền màn hình 5.2-inch có độ phân giải Full HD (1080 x 1920 pixels) cho Xperia Z4, giống như người tiền nhiệm Xperia Z3, cùng với các công nghệ xử lý hình ảnh cũ gồm X-Reality for Mobile, Triluminos Display. Cấu hình phần cứng được nâng cấp đáng kể nhất là chip xử lý, khi Xperia Z4 được đóng gói chip 64-bit 8 nhân Snapdragon 810 thế hệ mới của Qualcomm, tạo cho Xperia Z4 không hề kém cạnh các mẫu smartphone cao cấp mới như HTC One M9 hay LG G Flex 2. Tiếp theo, camera trước cũng được nâng độ phân giải từ 2.2MP lên 5.1MP kèm ống kính góc rộng và chức năng ổn định hình ảnh, rất lý tưởng cho selfie hay chat video.
Các thông số phần cứng còn lại trên Xperia Z4 vẫn được giữ nguyên từ Xperia Z3 như 3GB RAM, 32GB bộ nhớ trong (có thể mở rộng qua thẻ nhớ microSD tối đa 128GB), camera sau 20.7MP. Điểm trừ duy nhất so với phiên bản cũ là Sony giảm dung lượng pin từ 3.100mAh xuống còn 2.930mAh, và có thể đây là một trong các lý do làm máy nhẹ hơn Xperia Z3 (144g so với 152g), cho dù đi kèm tính năng siêu tiết kiệm năng lượng Ultra Stamina.
Mẫu smartphone cao cấp chạy Android 5.0 cài sẵn này sẽ được lên kệ bán vào khoảng giữa năm 2015 này với 4 màu lựa chọn: trắng, đen, đồng và xanh.