Xperia Tablet Zは、従来機Xperia Tablet Sと比べて1.9mm薄くなった約6.9mmの“厚み”、そして75gも軽くなった約495gの“重量”を実現。10インチクラスとしては格段に薄く・軽いタブレットデバイスとなった。また、薄型・軽量を実現しながらも、軽量強化グラスファイバーなどの採用により、高い剛性を有す。防水/防じんにも対応し、さまざまな環境下で利用できるようになっている。
搭載した液晶は10.1インチのWUXGA(1920×1200ピクセル)。CPUには、1.5GHzのクアッドコアCPU「Qualcomm Snapdragon S4 Pro APQ8064」を採用。2GバイトのRAM、32GバイトのROMを搭載している。メイン/サブカメラには、裏面照射型CMOSイメージセンサー「Exmor S for mobile」(メイン:有効画素約810万画素、サブ:有効画素約220万画素)を採用。バッテリ容量は6000mAhで、Android OSはバージョン4.1。