撮像素子は17.3×13.0mm、有効1230万画素の4/3型Live MOS。最大4032×3024の画像を、JPEG、12-bitロスレス圧縮RAW、RAW+JPEGで記録する。レンズ交換式の小型ボディに、RAWを含めた記録形式を用意している。^{2公式 オリンパスE-P2 主な仕様}

静止画の手ブレ補正はセンサーシフト式を本体に搭載し、効果は使用レンズや条件に応じて最大4EVとされる。一方、動画の補正は電子式である。動画は1280×720、30fpsのMotion JPEGで、音声はリニアPCMのステレオ録音を行う。静止画と動画では補正方式が異なる。^{2公式 オリンパスE-P2 主な仕様}

背面液晶は3.0型約23万ドットで、連写は約3コマ/秒。レンズキットには14-42mm、パンケーキキットには17mm F2.8を組み合わせ、同梱レンズの色もボディに合わせた。ズームと単焦点という異なる携行の組み合わせを、販売形態として用意していた。^{2公式 オリンパスE-P2 主な仕様1公式 オリンパスOLYMPUS PEN E-P2 発表}

最大の変更はアクセサリーポートの新設である。これによって外付けEVFのVF-2と、外部マイクを使うためのマイクアダプターに対応した。静止画の構図確認と動画の音声入力という、異なる撮影用途を一つの拡張部で支える構成になった。^{1公式 オリンパスOLYMPUS PEN E-P2 発表}

VF-2は約144万ドット、視野率100％の電子ビューファインダーである。本体に光学ファインダーを内蔵するのではなく、必要に応じて上部へ取り付ける形を採った。ただしEVFを装着すると、ホットシュー上のフラッシュなどとは併用できない。ファインダーを使うか、ほかの上部アクセサリーを使うかを選ぶことになる。^{2公式 オリンパスE-P2 主な仕様}

外観では、E-P1の発売後に要望があったブラックボディをシルバーに追加した。基本の外形を大きく変える代わりに、色の選択と外付け機器によって使い方を広げている。^{1公式 オリンパスOLYMPUS PEN E-P2 発表}

画像表現ではアートフィルターにジオラマとクロスプロセスを加え、合計8種類とした。新しい仕上がりのi-FINISHもiAUTOに組み込み、選択時の色やコントラスト表現を変える。拡張端子によるハードウェアの追加とともに、カメラ内で画像を仕上げる機能も増やした。^{1公式 オリンパスOLYMPUS PEN E-P2 発表}

動体追尾AFのC-AF+TRを搭載したが、レンズによって動作は異なる。対応しないフォーサーズレンズでは、C-AF設定でもS-AF動作となる。再生時にはHDMIを介し、テレビのリモコンでカメラ側の再生を操作できるようにした。^{2公式 オリンパスE-P2 主な仕様1公式 オリンパスOLYMPUS PEN E-P2 発表}

オリンパスは、一眼レフの画質を小型ボディで持ち歩くことと、普遍的なデザインによる所有・撮影の楽しさを提案していた。小型化の理由として説明したのは、ミラーボックスをなくし、センサーサイズを変えずにフランジバックを約半分へ縮めることだった。撮像素子を小さくする以外の方法で、ボディの構成を変えたのである。^{1公式 オリンパスOLYMPUS PEN E-P2 発表}

外装には上面と底面にアルミニウム、側面と背面にステンレスを使い、質感を狙った。E-P2でも基本形を引き継ぎながら、金属外装の本体に新しい接続部を設けることで機能を足している。^{1公式 オリンパスOLYMPUS PEN E-P2 発表}

ライブファインダーはE-P1発売時からの要望に応えて新開発したとメーカーは説明する。背面液晶で撮る小型のPENに、のぞいて撮る選択肢を外付けで加えた。さらに同じポートでマイクの拡張も扱い、本体の形を保ったまま写真と動画の周辺機器を広げる設計とした。^{1公式 オリンパスOLYMPUS PEN E-P2 発表}