　XZ-1で定評ある、35ミリ換算28～112ミリ相当 F1.8-2.5の「i.ZUIKO DIGITAL」レンズはそのままに、撮像素子を新開発の1/1.7型有効1200万画素の裏面照射型センサーへと変更、さらに画像処理エンジンも同社「PEN」シリーズなどに用いられる「TruePic VI」とすることで「同社コンパクトデジタルカメラとしての最高画質」を実現した。

　裏面照射型CMOSセンサーと高速処理可能な画像処理エンジンを組み合わせることで、高感度／低ノイズ／高速AF／高速起動といったカメラの基本性能を高める「iHS」テクノロジーも実装しており、連写合成によるHDR逆光補正や超解像を利用したズーム（最大8倍）機能を備え、シーン認識機能「iAUTO」の強化も行われている。

　鏡胴付け根部分にはXZ-1と同様の操作リングを用意するが、加えて用意されたレバー操作によって、フォーカスやズームといった「アナログコントロール」と、露出補正などの「デジタルコントロール」を切り替えられる「ハイブリッドコントロールリング」となり、より被写体に注目しながらの撮影が可能となった。

　3型 92万画素の背面液晶は上下可動の静電容量式タッチパネルとなっており、再生時の各種操作などのほか、画面上の触れた部分にピントを合わせてシャッターを切る「タッチAFシャッター」も利用できる。手ブレ補正はセンサーシフト式と高感度撮影を併用する「DUAL IS」で、センサーシフト動作にはデジタル一眼のアルゴリズムを導入されている。

　無線LAN機能搭載メモリーカード「FlashAir」の設定をアシストする機能も用意されており、公開予定のスマートフォンアプリ「OLYMPUS Image Share」とあわせて利用することで、SNSへの画像投稿が容易に行えるほか、スマートフォンアプリ上でアートフィルターを適用するなどして楽しめる。カメラ上でSNSへアップロードしたい画像にチェックしておくと、PC接続時、簡単な手順でアップロードできるSNSアップロード予約機能も搭載されている（付属ソフト「OLYMPUS Viewer2」必要）。

　ボディのトップカバーには金属素材を使用し、また、モードダイヤルにも金属からの削り出しとすることで素材感と重量感のある仕上げとなっている。グリップは着脱式だ。電子水準器やNDフィルターも内蔵する。