Xperia 5 II đi kè màn hình QLED 6,1 inch độ phân giải 1080+ (tỷ lệ khung hình 21:9) khá sắc nét, hỗ trợ HDR và Creator Mode để bộ phim trông như ý muốn của đạo diễn. Tuyệt vời hơn, đây là điện thoại đầu tiên hỗ trợ chèn khung đen - một thủ thuật mà TV sử dụng để giảm nhòe chuyển động. Màn hình có tốc độ làm mới 120 Hz và tốc độ lấy mẫu cảm ứng 240 Hz, đồng thời được tối ưu hóa phần mềm lẫn phần cứng khác nhau để giảm độ trễ xuống 35%.
Bên trong điện thoại đi kèm chip Snapdragon 865 và RAM 8 GB. Người dùng có thể chọn 2 lựa chọn bộ nhớ trong 128 GB và 256 GB với khả năng mở rộng qua khe cắm thẻ microSD. Điện thoại cũng hỗ trợ khả năng kết nối 5G với tần số Sub-6 GHz.
Ở mặt sau điện thoại gần như không thay đổi về thiết lập máy ảnh so với Xperia 1 II nhưng loại bỏ mô-đun 3D ToF. Cụ thể, máy có ba camera 12 MP, với cảm biến chính 1/1,7 inch hỗ trợ OIS và cả tự động lấy nét Dual Pixel như camera siêu rộng 16mm. Cuối cùng là camera zoom 3x hỗ trợ OIS riêng.
Sony đã mang đến khả năng chụp ảnh JPG + RAW và quay video chuyển động chậm 4K/120 fps được thực hiện ở chế độ HDR. Cả ba máy ảnh đều có ống kính ZEISS với lớp phủ chống phản xạ T*. Tính năng tự động lấy nét bằng mắt có sẵn và điện thoại có thể chụp ảnh 20 hình/giây với AE/AF liên tục.
Mặc dù có kích thước nhỏ hơn nhưng Xperia 5 II cũng có dung lượng pin khá lớn với dung lượng 4.000 mAh, hỗ trợ sạc nhanh USB Power Delivery lên đến 21W, tuy nhiên người dùng chỉ nhận được bộ sạc 18W trong hộp với khả năng sạc từ 0-50% trong 30 phút. Sony cũng bổ sung hai chế độ giúp tránh suy giảm pin.
Điện thoại mang đến tất cả các tính năng mà người hâm mộ yêu thích từ Xperia 1 II, bao gồm cả jack cắm tai nghe 3,5 mm. Người dùng có thể thưởng thức âm thanh Hi Res cả với tai nghe có dây và không dây. Ngoài ra, còn có thể sử dụng loa âm thanh nổi phía trước. Cả Dolby Atmos và 360 Reality Audio đều được hỗ trợ để có trải nghiệm sống động hơn. Người dùng có thể trải nghiệm điều đó trên TIDAL Hi-Fi vì điện thoại đi kèm với gói thuê bao 3 tháng miễn phí.
Xperia 5 II được xếp hạng IP68/IPX5 cho khả năng chống bụi và nước, mặt trước và mặt sau được bảo vệ bằng kính Gorilla Glass 6. Sony cung cấp cho người dùng 4 màu để lựa chọn, gồm Đen, Xám, Xanh dương và Hồng. Giá bán dành cho thiết bị từ 950 USD (22 triệu đồng).
Bên cạnh đó, Sony cũng sẽ phát hành hai phụ kiện cho điện thoại, gồm Bao da đứng (có chân đế gắn sẵn) và Bao da kiểu dáng truyền thống hơn. Điện thoại hỗ trợ bộ điều khiển DualShock 4 nguyên bản.