Équipée d'un capteur Micro 4/3 amélioré, la Zenmuse X5S offre une plage dynamique de 12,8 stops avec un rapport signal/bruit nettement amélioré et une sensibilité aux couleurs supérieure à celle de la X5R. La Zenmuse X5S prend en charge jusqu'à huit objectifs M4/3 standard (y compris des objectifs zoom) avec des longueurs focales allant de 9 mm à 45 mm (équivalent à 18 mm à 90 mm sur un appareil photo 35 mm), offrant ainsi plus de flexibilité créative. Grâce au nouveau système de traitement d'image CineCore 2.0 de l'Inspire 2, la Zenmuse X5S peut enregistrer des vidéos CinemaDNG en 5,2K à 30 images par seconde et des vidéos Apple ProRes, ainsi que des vidéos 4K à 60 images par seconde en H.264 et des vidéos 4K à 30 images par seconde en H.265 (les deux avec 100 Mbps). Des prises de vue en série DNG continues à 20 images par seconde et 20,8 MP sont également prises en charge. La Zenmuse X5S a été conçue pour répondre aux exigences des prises de vue aériennes professionnelles haut de gamme.