撮像素子は21.5×14.4mm、有効1030万画素のCMOSで、レンズは24〜120mm相当F2.8〜4.8の5倍ズームである。ズームリングとフォーカスリングを備え、静止画はJPEGとRAWで記録できる。一方、手ブレ補正と動画撮影は搭載せず、最大画素数の高速連写は毎秒3コマ、最大3枚に限られた。^{3公式 ソニーDSC-R1 主な仕様}

表示系の特徴は、本体上面に置かれた2型の可動液晶である。23.5万ドットのEVFも持ち、アイセンサーで切り替えられる。背面の画面だけで構図を確認する形ではなく、上から液晶を見る撮影と、ファインダーをのぞく撮影を選べる構成だった。^{1公式 ソニー有効1030万画素大判CMOSセンサーと広角24mmのカールツァイスレンズを搭載したプレステージサイバーショット発売3公式 ソニーDSC-R1 主な仕様}

撮影時の質量は約1047gで、この数値にはNP-FM50、メモリースティック、キャップ、ストラップを含む。メモリースティック系とCF系の二つのスロットを備えるが、同時記録には対応しない。持ち歩く重さやカードの使い方は、一体型という言葉だけでは分からない仕様である。^{4公式 ソニーDSC-R1 特長}

ソニーは、F828の2/3型CCDと比べて、R1の有効撮像面積が約5倍になったと説明した。単に画素数を増やすだけでなく、画像を受ける面積そのものを広げたことが大きな変更である。^{1公式 ソニー有効1030万画素大判CMOSセンサーと広角24mmのカールツァイスレンズを搭載したプレステージサイバーショット発売}

光学系も性格が変わった。F828は28〜200mm相当F2〜2.8だったのに対し、R1は24〜120mm相当F2.8〜4.8である。広角端を広げる一方、望遠端と開放F値も変更しているため、すべての撮影範囲を拡張したわけではない。大型センサーと組み合わせるレンズとして、別の仕様を選んだ製品だった。^{2レビュー デジカメ Watchオールドデジカメの凱旋：ソニーサイバーショットDSC-R1（2005年）3公式 ソニーDSC-R1 主な仕様}

メーカーが一体型の利点として挙げたのは、レンズ特性とセンサーを組み合わせて画質を調整できることである。また、ミラー用の空間を省いた構造が、レンズ設計の自由度につながると説明した。交換式の仕組みを持たないことを、専用の光学系と撮像系を合わせて設計できる条件として捉えている。^{1公式 ソニー有効1030万画素大判CMOSセンサーと広角24mmのカールツァイスレンズを搭載したプレステージサイバーショット発売4公式 ソニーDSC-R1 特長}

レンズには非球面レンズを4枚使い、収差を抑える設計を訴求した。マクロAFの撮影距離は広角端約35cm、望遠端約40cmからとなるが、これは撮像面から測る距離である。レンズ先端から被写体までの距離ではなく、近接撮影の数値を他機種と比べる際には基準を揃える必要がある。^{4公式 ソニーDSC-R1 特長3公式 ソニーDSC-R1 主な仕様}

常時ライブビューを大判センサーで行うためには、消費電力も重要だった。ソニーはCMOSによる消費電力の低減が、この表示方式を可能にしたと説明している。センサーの大きさと液晶の配置は別々の特徴ではなく、撮像素子の動作と表示系を組み合わせて成立したものだった。^{1公式 ソニー有効1030万画素大判CMOSセンサーと広角24mmのカールツァイスレンズを搭載したプレステージサイバーショット発売}

ライブビューには二つの使い方がある。プレビューモードは露出、ホワイトバランス、被写界深度を表示に反映し、撮影前に設定の効果を確認するためのもの。ただし、フラッシュ撮影と長時間露光の設定をそのまま再現するものではない。フレーミングモードは暗い場所で構図を確かめやすくするため、表示を明るくする。仕上がりの確認と、被写体を見るための明るさを、目的に応じて切り替える構成である。^{1公式 ソニー有効1030万画素大判CMOSセンサーと広角24mmのカールツァイスレンズを搭載したプレステージサイバーショット発売}

操作ボタンも用途によって場所を分けた。背面には撮影準備用、側面にはホワイトバランスやフォーカス設定用、グリップ上面にはISO感度設定用の操作部を置いている。上面液晶という特徴的な配置に加え、撮影者が触れる設定部も本体の各面へ振り分けた。^{4公式 ソニーDSC-R1 特長}

上面液晶の使い方は、発売時と後年の専門媒体記事で共通して評価された。ローアングルや三脚使用時に、上から画面を確認できる点が取り上げられている。レンズ一体型であることだけでなく、液晶の位置が撮影姿勢に与える違いも、本機の長所として扱われた。^{2レビュー デジカメ Watchオールドデジカメの凱旋：ソニーサイバーショットDSC-R1（2005年）}

価格.comで直接確認した集計は112件、満足度4.70、画質4.75に対し、携帯性3.21だった。画像への評価は高い一方、持ち歩きに関する点数には開きがある。大型センサーと専用レンズを一体化した構成を選ぶ際には、画質と撮影時の重さの両方を考える手掛かりになる。^{5レビュー 価格.comサイバーショット DSC-R1 レビュー評価・評判}