Il cuore della X-H2 è il nuovo sensore X-Trans CMOS 5 HR da 40,2 megapixel, ottimizzato per il veloce processore X-Processor 5. La fotocamera offre la massima risoluzione mai vista nella serie X, sia per le foto che per i video. È la prima fotocamera APS-C al mondo a registrare video in qualità 8K/30p Apple ProRes direttamente.
La X-H2 presenta molte caratteristiche avanzate, come ad esempio un ISO 125 come sensibilità standard minima, un tempo di esposizione più breve di 1/180.000 secondi con otturatore elettronico e la funzione Pixel Shift Multi-Shot. Inoltre, è dotata di numerose funzioni e interfacce che rendono la fotografia di qualità professionale più semplice che mai. Tra queste ci sono l'autofocus con riconoscimento del soggetto basato su tecnologia di deep learning, in grado di identificare e seguire diversi soggetti (ad esempio animali o veicoli), un sistema di stabilizzazione dell'immagine a cinque assi che offre un vantaggio di esposizione fino a sette stop (EV), un mirino elettronico con 5,76 milioni di punti immagine e ingrandimento 0,8x, oltre a uno slot per schede di memoria CFexpress di tipo B, che consente di sfruttare appieno il potenziale tecnologico della X-H2.