撮像素子は有効1000万画素の1/1.63型CCDで、レンズには28〜112mm相当の光学4倍ズーム、i.ZUIKO DIGITALを採用した。開放F値は広角側F1.8、望遠側F2.5。8群11枚、非球面6面からなるレンズを固定で搭載し、広角から中望遠までを一本で扱う仕様である。^{2公式 オリンパスXZ-1 主な仕様}

本体の大きさは幅110.6×高さ64.8×奥行42.3mm、電池とカード込みの重量は約275g。CIPA基準の撮影枚数は約320枚である。手ブレへの対応はCCDシフト式の補正と高感度を組み合わせ、オリンパスはこれをDUAL ISと呼んだ。^{2公式 オリンパスXZ-1 主な仕様1公式 オリンパスXZ-1 発表ニュースリリース}

XZ-1は、オリンパスのコンパクトカメラで初めてZUIKOの名を冠したレンズを搭載した機種である。画像処理にはPENと共通のTruePic Vを採用し、E-PL1で使われたライブガイドも導入した。レンズの名称だけでなく、撮影時の調整方法や画像処理でもレンズ交換式カメラとのつながりを持たせている。^{1公式 オリンパスXZ-1 発表ニュースリリース}

表現機能には、E-5のドラマチックトーンを含む6種類のアートフィルターを用意した。レンズを交換せずに使うカメラにも、PENや一眼レフで展開してきた画像表現を取り込む構成である。^{1公式 オリンパスXZ-1 発表ニュースリリース}

オリンパスは開発対象として、レンズ交換を煩雑に感じる初心者と、一眼レフの小型サブ機を求める利用者を挙げた。そのためXZ-1には、知識がなくても設定を変えられるライブガイドと、絞りやシャッター速度を操作するリング・ダイヤルの両方がある。使い始めの操作と、設定を自分で決める撮影とを同じボディで受け止める狙いであった。^{1公式 オリンパスXZ-1 発表ニュースリリース}

撮像素子の画素数を1000万に抑えた理由について、オリンパスは高感度化と、レンズ・ボディの大きさのバランスを図るためと説明している。画素数を増やすことだけを目標とせず、明るいレンズを組み合わせたときの全体の大きさも設計上の条件としていた。^{1公式 オリンパスXZ-1 発表ニュースリリース}

レンズでは、DSA、HD、スーパーHRレンズがレンズ長の短縮と枚数の削減に寄与すると説明した。またEDAレンズは、望遠側での色収差抑制を担う。広角端だけでなく望遠端でもF2.5とするズームを、コンパクトカメラの外形に収めるための光学構成である。^{1公式 オリンパスXZ-1 発表ニュースリリース}

ライブガイドでは、鮮やかさ、色合い、明るさ、背景のボケ具合を調整できる。専門用語を知らなくても見た目から設定を変える操作である。一方、レンズ周囲のリングと背面ダイヤルではISO感度、絞り、シャッター速度を扱える。撮影者の慣れ方に応じて、画面上の案内と直接操作を使い分けられるようにした。^{1公式 オリンパスXZ-1 発表ニュースリリース}

背面には3型の有機ELを搭載する。表示素子は61万ドットの特殊配列で、VGA相当のデータを表示する方式である。PENと共通のアクセサリーポートには、電子ビューファインダーVF-2、外部マイク、マクロライトなどを取り付けられ、撮影や表示の方法を拡張できる。^{1公式 オリンパスXZ-1 発表ニュースリリース}

水中撮影には水深40m対応の防水プロテクターPT-050を用意し、装着した状態でもリングやマニュアル操作を使える。水深や天候による色味を補正する水中ホワイトバランスも備えた。さらに内蔵NDフィルター、RAW記録、最長16分のバルブ撮影に対応し、露出や現像を自分で決める撮影にも機能を広げていた。^{1公式 オリンパスXZ-1 発表ニュースリリース}