Moto Z3 依然不舍 “超薄手机” 的传统，拥有 6.75mm 超薄机身，支持侧键指纹、人脸双解锁；正面采用 6.01 英寸 Super AMOLED FHD+ 超视全面屏，支持感应式显示。机身采用 6000 系列铝合金加康宁大猩猩玻璃材质。“模块化”方面，Moto Z3 的独特之处在于能够通过后续的 5G 模块使其支持计划在 2020 年商用的 5G 网络。配置方面，Moto Z3 搭载骁龙 835 移动平台，搭配 6GB+128GB 内存组合，存储容量最大可扩展至 2TB；电池容量 3000mAh，如果不够用还可以搭配附赠的拥有 2220mAh 电池容量的摩电模块。支持 15W 涡轮快充技术。拍照上，Moto Z3 采用后置 1200 万 + 1200 万像素 AI 双摄，单个像素尺寸 1.25μm，f/2.0 光圈，支持激光急速对焦、PDAF对焦、深度对焦、对比度对焦，搭配双色温闪光灯；后置相机支持 6 级背景虚化，并搭载独特的 AI 微动摄影功能，可实现局部动态的神奇效果。另外通过搭配摩眼哈苏摄影模块可获得 10 倍光学无损变焦功能。