撮像素子は有効約5140万画素、43.8×32.8mmのCMOS。645AF2マウントを採用し、645AFや645Aのレンズも利用できる。開発者は既存の中判レンズをデジタルへ継承する意図を説明しており、新しい本体の撮影機能に従来レンズを組み合わせる構成である。^{3公式 Ricoh ImagingPENTAX 645Z 主な仕様4インタビュー Ricoh Imaging開発者が語るPENTAX645Z}

記録ではPEFとDNGのRAWに加え、TIFFとJPEGに対応する。SD系のカードスロットを二つ備え、同時保存やRAW/JPEGの分離記録を選べる。高画素の画像をどう残すかを、形式とカードの使い分けから設定できる。^{3公式 Ricoh ImagingPENTAX 645Z 主な仕様}

背面は3.2型約103.7万ドットのチルト液晶で、ライブビュー時に拡大とフォーカスピーキングを使える。光学ファインダーで撮る方法に加え、向きを変えた画面でピントを確認する操作を持たせた。^{3公式 Ricoh ImagingPENTAX 645Z 主な仕様}

645DからCMOSへ移行することで、ライブビューと動画を加えた。撮影前にセンサーの画像を確認する方法が増え、その画面を拡大してピントを合わせる機能にもつながる変更だった。^{1公式 Ricoh Imaging中判デジタル一眼レフ PENTAX645Z新発売}

最高約3コマ/秒の連写、27点AFのSAFOX11、ISO100～204800の感度範囲を備える。画素数の増加だけでなく、撮影を続ける速度、ピント合わせ、感度の選択範囲を更新した。^{3公式 Ricoh ImagingPENTAX 645Z 主な仕様}

開発者は、比較の対象を他社の中判に限らず、35mm判フルサイズも見据えたと説明している。中判ならではの撮像面を保ちながら、感度と撮影できる領域を広げる方針だった。^{4インタビュー Ricoh Imaging開発者が語るPENTAX645Z}

開発者によれば、645Dでは風景へ訴求を絞っていたのに対し、645Zでは人物撮影のテンポに合う高速応答を開発条件とした。止まった風景を撮るだけでなく、人物の変化に合わせて撮影を進める使い方へ対象を広げたのである。^{4インタビュー Ricoh Imaging開発者が語るPENTAX645Z}

そのため、大きいミラーとシャッターの駆動系を見直した。連写速度を上げながら耐久性も両立するため、試験を進めたと説明している。処理エンジンを速くするだけではなく、中判一眼レフの大きな機構を動かす部分も改める必要があった。^{4インタビュー Ricoh Imaging開発者が語るPENTAX645Z}

外装にはマグネシウム、シャシーにはアルミダイキャストを用い、防塵防滴構造を採用した。発表資料はシャッター10万回の耐久試験も示している。駆動速度とともに、繰り返し撮ることや撮影環境を支える本体構造を用意した。^{1公式 Ricoh Imaging中判デジタル一眼レフ PENTAX645Z新発売}

チルト液晶には、ローアングルでアングルファインダーを装着する手間を減らす狙いがあった。低い位置にカメラを置いた際も液晶の向きを変えて確認でき、正像と拡大表示によって精密にピントを合わせる。CMOSのライブビューを、単に新しい表示機能としてではなく、構える姿勢とピント操作を変えるために導入した。^{4インタビュー Ricoh Imaging開発者が語るPENTAX645Z}

操作はKシリーズとUIや一部部材を共通化した。中判でも通常のカメラの操作で扱えることと、コストを抑えることを狙ったという。高画素の専用機として操作を別体系にするのではなく、他のPENTAX機に近い扱い方を持ち込む判断だった。^{4インタビュー Ricoh Imaging開発者が語るPENTAX645Z}

動画はフルHDに対応し、さらに4Kサイズのインターバル動画を生成できる。後者は間隔を空けて撮影した画像から作るもので、通常のリアルタイム4K動画とは異なる。人物撮影のテンポを支える機構から、低い位置での拡大確認、時間をまとめる映像まで、中判の撮像系を使う方法を広げた。^{1公式 Ricoh Imaging中判デジタル一眼レフ PENTAX645Z新発売}