El grosor del móvil Moto Z es de 5,2mm. Utiliza un procesador Qualcomm Snapdragon 820 de cuatro núcleos y 64 bits, con una frecuencia de 1,8 GHz. Emparejado con 4GRAM y 64GB de espacio de almacenamiento ROM. La pantalla utiliza una pantalla Corning Gorilla Glass 3 de ultra alta definición 2K (resolución de 2560 x 1440) de 5,5 pulgadas con un ppi de 540. Está equipado con una cámara trasera de 13 megapíxeles y una cámara frontal de 5 megapíxeles.