Obiektyw Sony FE 12–24 mm f/2,8 GM ma zaawansowaną i innowacyjną konstrukcję. Jego układ optyczny składa się z 17 elementów rozmieszczonych w 14-tu grupach. Zapewnia nadzwyczajną jakość całego obrazu w pełnym zakresie ogniskowych.

Sony FE 12–24 mm f/2,8 GM ma trzy niezwykle precyzyjnie wykonane soczewki asferyczne XA (eXtreme Aspherical), w tym największą soczewkę XA, jakiej kiedykolwiek użyto w obiektywie α™. Te trzy soczewki XA wraz z dodatkową soczewką asferyczną skutecznie kompensują astygmatyzm, komę i dystorsję aż po same rogi kadru. Z kolei trzy soczewki ze szkła ED (o bardzo małej dyspersji) i dwie ze szkła Super ED dobrze usuwają aberrację chromatyczną i będące jej następstwem rozlewanie się barw.

Mechanizm nastawiania ostrości z szybującymi soczewkami dzieli zespół soczewek ostrości na dwie niezależnie regulowane grupy, dzięki czemu o wiele łatwiej jest uzyskać zarówno znakomite parametry zdjęć zbliżeniowych, jak i maksymalną ostrość w całym zakresie odległości. Konstrukcja ta zapewnia również stałą minimalną odległość od obiektu, która wynosi 0,28 metra. Do każdego z zespołu soczewek zastosowano po dwa silniki liniowe XD, w sumie kontrukcja ma 4-ry mocne, efektywnie działające silniki liniowe Sony XD (eXtreme Dynamic), które umożliwiają bardzo dobrą współpracę obiektywu z szybkimi korpusami Sony, zarówno obecnymi, jak i planowanymi w przyszłości. Ponieważ w każdej z grup soczewek ostrości zastosowano dwa takie silniki, system AF działa szybko i dokładnie. Nowe algorytmy sterujące skracają czas reakcji silników XD przy zapewnieniu właściwej synchronizacji między grupami soczewek ostrości. Dodatkową zaletą jest niezwykle cicha praca i minimalny poziom wibracji.

Zastosowanie wewnętrznego mechanizmu ustawiania ostrości oznacza natomiast stałą długość obiektywu i bardzo nieznaczne przemieszczenia środka ciężkości, a w rezultacie stabilne, optymalne wyważenie. Obiektyw jest dobrze zabezpieczony przed zanieczyszczeniami za pomocą specjalnych uszczelek oraz za sprawą powłoki fluorowej zastosowanej na pierwszej soczewce układu. Ponadto system Linear Response MF umożliwia bezpośrednie, natychmiastowe reakcje na najdelikatniejsze ruchy pierścienia przy ręcznej regulacji ostrości.

Z tyłu obiektywu znajduje się uchwyt na standardowe filtry żelowe, zarówno szare (ND), jak i barwne. W komplecie dostarczany jest szablon do wycinania takich filtrów.

Sony FE 12–24 mm f/2,8 GM ma też okrągły przycisk funkcyjny, którego zastosowanie można zmieniać korzystając z korpusu aparatu.