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 dei soggetti basato su tecnologia di deep learning, che identifica e segue 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 di 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.