Sony Alpha 7R II — это беззеркальная фотокамера с полнокадровым стабилизированным светочувствительным КМОП-сенсором с разрешением 42,4 мегапикселя, выполненным по технологии обратной подсветки BSI. После выхода модели на рынок указанный КМОП-сенсор с обратной подсветкой стал самым большим из серийно выпускаемых, а его максимальная расширенная светочувствительность увеличена на два стопа до ISO 102400. Модель A7R II также снабжена 5-осевой системой стабилизации изображения, которая сохраняет эффективность вплоть до 4,5 ступеней экспозиции, измеренных по методике CIPA. Видеоподсистема Sony A7R II способна захватывать видео ультравысокой четкости с разрешением 4К и частотой 30 или 25 кадров в секунду, или же 24 кадра в секунду при записи в фирменном формате XAVC S. При этом видеозахват может осуществляться как со всей площади сенсора, так и с его части, эквивалентной размеру Super 35.