Theo bảng xếp hạng nhiếp ảnh di động DxOMark, Xperia Z2 đã vượt quá rất nhiều smartphone khác để trở thành chiếc smartphone chụp ảnh ấn tượng nhất với điểm số trung bình 79.
Thậm chí, khả năng chụp ảnh trên chiếc flagship mới nhất của Sony ở thời điểm hiện tại còn cao hơn 2 điểm so với Nokia 808 PureView (77 điểm). Vị trí thứ 3 và thứ 4 lần lượt thuộc về Apple iPhone 5s và Xperia Z1, cả 2 thiết bị đều được đánh giá 76 điểm ở khoản chụp ảnh.
Sở dĩ Sony Xperia Z2 đạt được điểm số cao như vậy là nhờ vào phần cảm biến cực khủng mà Sony đã trang bị cho chiếc máy. Ảnh chụp từ Z2 cho độ chi tiết cao bất kể ở ngoài trời hay trong điều kiện ánh sáng thấp, độ nhiễu chấp nhận được, tự động lấy nét nhanh và tái tạo màu sắc đẹp.