Mimo, że Tamron 50-300 mm f/4,5-6,3 Di III VC VXD dysponuje ogniskową 300 mm to nadal charakteryzuje się kompaktowymi wymiarami (dł. 150 mm) i niewielką wagą 665 g.

Konstrukcja optyczna obiektywu składa się z 19 elementów rozmieszczonych w 14 grupach, w tym są elementy XLD i LD, które minimalizują aberracje chromatyczne i zapewniają wysoką jakość obrazu w całym zakresie ogniskowych. Powłoka BBAR-G2 redukuje efekt zjawy i flary, zwiększając przejrzystość nawet w warunkach podświetlenia.

Tamron 50-300 mm f/4,5-6,3 Di III VC VXD jest wyposażony w popularny mechanizm ustawiania ostrości Tamron VXD z silnikiem liniowym, który umożliwia szybki, precyzyjny i cichy system AF, idealny zarówno do zdjęć, jak i filmów oraz sprawia, że może wykorzystywać funkcje aparatu, takie jak Fast Hybrid AF i Eye AF.

Przy ogniskowej 50 mm obiektyw ma MOD 0,22 m i współczynnik powiększenia 1:2, idealny do fotografowania z bliska. System VC ułatwia uzyskanie stabilnych i ostrych obrazów poprzez redukcję drgań. Obiektyw ma tę samą kompaktową i jednolitą obudowę, co poprzednie obiektywy Tamrona z mocowaniem Sony E-mount i ma średnicę filtra 67 mm, a jego odporna na wilgoć konstrukcja i powłoka fluorowa zwiększają niezawodność w warunkach zewnętrznych. 

Tamron 50-300 mm f/4,5-6,3 Di III VC VXD ma złącze USB-C, które umożliwia dostosowanie obsługi i aktualizację oprogramowania układowego.