ライカS3の撮像素子には新たに開発した6400万画素CMOSセンサーを搭載｡センサーサイズはライカ プロフォーマット（45×30mm）を採用｡ダイナミックレンジは15ストップまで広くなっているほか､最高ISO感度がISO 50000に向上｡画像処理エンジンには「LEICA MAESTRO II（ライカ・マエストロ・ツー）」を採用｡画像処理エンジンと2GBのバッファメモリーにより､高速処理することが可能という｡
ボディにはマグネシウムを､液晶モニターのカバーガラスにはCorning Gorilla Glass､レンズマウントの材質には耐久性のあるステンレスを採用｡また､各所にシーリングが施され高い堅牢性に加え､防塵・防滴性能も確保している｡
大型で明るいファインダー､シャープな描写が可能な高速・高精度のオートフォーカス､3コマ/秒の連写機能も搭載し､ファインダー内は電子水準器（水平方向）を表示させることも可能｡さらに､ライブビュー機能も搭載しており､背面の液晶モニターでライブビュー映像を見ながら静止画や動画を撮影できる（表示速度は60コマ/秒）｡
主な操作はクリックホイール､シャッター速度ダイヤル､ジョイスティックの4つの操作部で行い､メニューを使った操作も､これらの操作部を使って素早く簡単に行える｡背面には､液晶モニターと､その周囲に4つのボタンを配置｡この4つのボタンには､好みの機能を割り当てることが可能という｡
動画撮影機能も充実し､シネマ4KやフルHD動画を撮影できる｡ライカ S3では､S型カメラとしては初の撮像範囲をフルに活用しながらシネマ4K動画も撮影できるようになり､ミドルフォーマット特有の優れた画質でのシネマ4K映像表現が可能｡音声は48kHz/16bitでステレオ録音される｡
記録メディアはSDカード（左）とCFカード（右）のダブルスロットを採用する
インターフェイスは上からLEMOオーディオ端子、HDMI端子、LEMO USB3.0端子、LEMOリモートコントロール/フラッシュ同調端子
ライカS3
●レンズマウント：ライカSマウント
●撮像素子：CMOSセンサー
●センサーサイズ：ライカ プロフォーマット（45×30mm）
●有効画素数：6400万画素
●連続撮影速度：約3コマ/秒
●AF：TTL位相差検出方式オートフォーカス セントラルクロスセンサー
●記録媒体：SD（SDHC/SDXC）メモリーカード､CFカード
●ISO感度：ISO100～50000
●ファインダー：ペンタプリズムファインダー（倍率0.87倍/視野率98%）
●液晶モニター：3.0型TFT（92万ドット）
●動画撮影：シネマ4K､フルHD
●大きさ：160×120×80mm
●重さ：1260g