自社開発だからこそ実現した、有効約2430万画素「Exmor（エクスモア）」APS HD CMOSセンサー。デジタル一眼カメラα77・α65と同等の圧倒的な解像力で、αレンズの描写力を余すところなく受け止め、被写体のディテールまで鮮明に描き出します。
また、センサー上でアナログ・デジタル変換する独自の「オンチップカラムAD変換」や、アナログ段階とデジタル変換後の2回のノイズ除去を行う「デュアルノイズリダクション回路」などのプロセス進化により、さらなる低ノイズ化を実現しています。
高解像度CMOSセンサーに最適化され、飛躍的な進化を遂げた画像処理エンジン「BIONZ（ビオンズ）」。有効約2430万画素もの圧倒的な高画素化により、大容量化するCMOSセンサーからの情報を高速・高精度に処理しながら、約10コマ/秒の高速連写を実現するなど、負荷の高い画像処理にもスピーディーに対応。
電子先幕シャッターの採用などにより、被写体にピントが合った状態でシャッターボタンを押しこんでから、実際に露光を開始するまでの時間（レリーズタイムラグ）が従来機のNEX-5と比べて約1/5に短縮。
撮りたい被写体をAFエリアの中心に置いてセンターボタンを押すと、指定した被写体にピントを合わせ続ける「追尾フォーカス」機能で、撮りたい一瞬を逃さない。