Đây là chiếc smartphone vô cùng mỏng manh nhất trong các chiếc điện thoại Moto, sở hữu độ mỏng chỉ 5.2mm tạo cho cho cảm giác cầm nắm chưa thật sự chắc tay. Mặc dù vậy nhưng Moto Z vẫn sở hữu cấu hình không thua kém gì các flagship từ những hãng khác. Ba phím tăng giảm âm lương và nguồn được thiết kế giống nhau, cùng đặt bên cạnh phải và được đặt cách đều nhau, nhưng bề mặt nút nguồn có những đường kẻ nhám để người dùng dễ phân biệt với 2 nút còn lại.

Moto Z sử dụng vi xử lý Snapdragon 820, RAM 4GB, bộ nhớ trong 32GB/64GB và không có thẻ nhớ mở rộng. Moto Z đã không còn sử dụng tấm màn hình LCD như trên Moto X tiền nhiệm mà thay vào đó chính là chiếc màn AMOLED hình kích thước 5.5 inch độ phân giải 2K.

Do thiết kế mảnh manh và camera khủng nên camera sau của Moto Z khá “dầy”. Camera sau có độ phân giải 13MP, có chống rung quang học OIS, lấy nét bằng cảm biến lazer, đèn flash LED 2 tông màu, khẩu độ f/1.8. Camera trước có độ phân giải 5MP, khẩu độ f/2.2, camera selfie chụ góc rộng, có đèn flash LED.

Moto Z sở hữu viên pin dung lương 2600mAh, hỗ trợ công nghệ sạc nhanh TurboPower, Lenovo cho biết viên pin này đủ dùng trong một ngày, Moto Z được trang bi cổng kết nối USB Type C, cảm biến bảo mật bằng dấu vân tay được tích hợp trên nút vuông ở mặt trước. Hiện tại Lenovo vẫn chưa công bố giá bán cũng như ngày ra mắt chiếc Moto Z này.