Về thiết kế bên ngoài chiếc máy vẫn giống với chiếc Xperia Z3 hay Xperia Z4 tiền nhiệm. Máy vẫn có lối thiết kế trông vuông vắn với kiểu thiết kế nguyên khối sử dụng chất liệu kính, khung viền kim loại.
Và ở thiết kế bên ngoài có một điểm đáng chú ý là việc sử dụng phím nguồn hình tròn đặc trưng trên dòng Xperia Z đã được loại bỏ, thay vào đó là phím nhận diện vân tay, được đặt hay ở hông bên phải.
Đi kèm với chiếc Z5 còn kèm theo 2 biến thể khác, một là phiên bản thu nhỏ và một là phiên bản cao cấp Z5 Premium. Mẫu Premium được hãng trang bị một màn hình 5,5 inch lớn hơn nhưng đi kèm với độ phân giải 4K, độ chi tiết cao hơn cả 2K và gấp 4 lần tiêu chuẩn Full HD thông thường.
Ở cả 3 mẫu Sony Xperia Z5 đều sở hữu chip Snapdragon 810 8 nhân với đồ hoạ Adreno 430. Camera của máy được nâng cấp lên đến 23 megapixel nhưng vẫn sử dụng ống kính G Lens và thiết kế tương tự như các mẫu Xperia Z đời trước.
Ở thời điểm hiện tại đã có rất nhiều mẫu điện thoại cao cấp khác được giới thiệu nhưng đây vẫn là những sản phẩm được thị trường và người tiêu dùng đón nhận cực tốt.