Il cuore della X-H2S è il sensore X-Trans CMOS 5 HS da 26,16 megapixel, che consente un'elaborazione del segnale quattro volte più veloce rispetto alla generazione precedente di sensori. È affiancato dal processore X-Processor 5, che elabora le informazioni fotografiche fornite dal sensore con ancora maggiore rapidità. Il corpo della fotocamera è stato progettato per dissipare rapidamente il calore generato da sensore e processore. Questo consente una durata di registrazione significativamente più lunga, fino a 240 minuti in qualità 4K/60p. Il ventilatore opzionale FAN-001 fornisce un ulteriore raffreddamento del corpo e consente una durata di registrazione prolungata anche a temperature ambientali elevate.
