索尼A7M3內置的2420萬像素Exmor R CMOS背照式影像傳感器實現卓越畫質表現，結合新的前端LSI，使影像傳感器讀取速度提高約2倍；改進的BIONZ X影像處理器使圖像處理速度提高約1.8倍（對比α7 II）。此外，這臺相機標準ISO達到了ISO100-51200（靜態圖像可擴展至 ISO 50-204800）的感光度，圖像整體質量提升約1.5倍，能在非常明亮環境下保持豐富的色調層次，而在光照惡劣環境下呈現純凈畫面并有效降低噪點。機械快門最高至1/8000s，擁有靜音快門，支持防閃爍（與R3相同）。無論是機械還是電子快門最高均支持10fps連拍，可持續177張JPEG和40張未壓縮RAW。視頻上，A7M3可直錄4K 30p視頻，并支持6K全畫幅超采樣，同時還可攝錄1080p 120fps慢動作視頻。

　　此外，5軸防抖光學圖像穩定單元和高精度陀螺儀傳感器為全畫幅影像帶來5.0級快門速度的優勢。相機抖動在5個軸上得到有效補償。索尼α7M3支持14比特RAW格式，適合需要寬廣動態范圍和精細漸變再現的應用，有利于提升靜態圖像的質量。使用電子快門或連拍時也可以使用14比特RAW輸出。索尼α7M3所搭載的4D對焦有693個相位檢測搭配425個對比度檢測對焦點，覆蓋范圍達到了約93%。在弱光環境的對焦速度，跟蹤對焦速度達到α7M2的約2倍。