Dotata di un sensore Micro 4/3 migliorato, la Zenmuse X5S offre un intervallo dinamico di 12,8 stop con un rapporto segnale-rumore notevolmente migliorato e una maggiore sensibilità ai colori rispetto alla X5R. La Zenmuse X5S supporta fino a otto obiettivi standard M4/3 (inclusi obiettivi zoom) con lunghezze focali da 9 mm a 45 mm (equivalenti a 18 mm a 90 mm su una fotocamera da 35 mm), offrendo così maggiore flessibilità creativa. Con il nuovo sistema di elaborazione delle immagini CineCore 2.0 dell'Inspire 2, la Zenmuse X5S può registrare video CinemaDNG 5,2K a 30 fotogrammi al secondo e video Apple ProRes, oltre a video 4K a 60 fotogrammi al secondo in H.264 e video 4K a 30 fotogrammi al secondo in H.265 (entrambi a 100 Mbps). Sono supportate anche riprese DNG in serie continue a 20 fotogrammi al secondo e 20,8 MP. La Zenmuse X5S è stata progettata per soddisfare le esigenze delle riprese aeree professionali di alta gamma.