Przetwornik obrazu wykonano w technologii BSI. Jest on wyposażony w powiększone obwody oraz miedziane ścieżki sygnału. Taka konstrukcja zwiększa szybkość transmisji i zapewnia wysoką rozdzielczość rejestrowanego obrazu bez pogorszenia czułości. Dzięki temu dane z przetwornika są generowane około 3,5 razy szybciej niż w modelu A7R.

Nowy A7R II idealnie współpracuje z pokaźną kolekcją obiektywów Sony z serii FE (obiektywów z mocowaniem typu E przeznaczonych do pełnoklatkowych matryc obrazu). Rejestracja szczegółowego obrazu fotograficznego i filmowego o niskim poziomie szumów to zasługa szybkiego procesora obrazu BIONZ X. Brak optycznego filtra dolnoprzepustowego na matrycy sprawia, że wszystkie widoki i krajobrazy są utrwalane z maksymalną możliwą rozdzielczością i wyrazistością.

Nowością w modelu A7R II jest bardzo trwała, obliczona na około 500 000 cykli pracy [iii] migawka, która w porównaniu z poprzednią wersją powoduje o połowę mniejszą wibrację. Aparat można ponadto przełączyć w tryb cichych zdjęć, umożliwiający rejestrację obrazu bez żadnych wibracji i ruchów przetwornika.

Nowa matryca zawiera umieszczony w płaszczyźnie ogniskowej, 399-polowy czujnik AF oparty na detekcji fazy, zapewniający największe na świecie pokrycie polami AF pełnoklatkowego przetwornika obrazui. Jego połączenie z 25 polami AF opartymi na detekcji kontrastu zaowocowało o 40% większą szybkością działania systemu AF niż w poprzednim modelu. W aparacie wykorzystano zaawansowany algorytm wykrywania ruchu, który wraz z systemem Fast Hybrid AF umożliwia zdjęcia seryjne z częstotliwością 5 kl./s ze śledzeniem ostrości.