По факту камера Sony Xperia Z3 не получила никаких весомых изменений, кроме как 25 мм оптику и режим сьемки в ISO 12800, в сравнении с предыдущими моделями, которые использовали тот же 20,7-мегапиксельный датчик. Так, по крайней мере, все выглядит на бумаге. Пока ещё не было глобального обзора сравнения качества камеры нового флагмана, тем не менее, лаборатория DxOMark, занимающаяся тестированием фототехники провела тест камеры Sony Xperia Z3 и смартфону удалось набрать 79 баллов из 100, что является наивысшим результатом. Однако есть одно – такое же количество балов удалось набрать Samsung Galaxy S5 и предшествующему флагману Sony Xperia Z2.В целом, общие результаты по тестам у новинки выше. За качество фото был выставлен 81 бал – отмечен достаточно высокий уровень детализации объектов на фото, точный и быстрый автоматический фокус, точная цветопередача и низкий уровень шумов. К недостаткам были отнесены засветы при съемке отдельных сцен, особенно при интенсивном солнечном свете. Тестирование записи видео отмечено в 76 баллов – к плюсам отнесли низкий уровень шумов, высокое качество текстур, отличная стабилизация изображения. Однако имеются и минусы – фокусировка и баланс белого.