Łącząc tradycję lustrzanki cyfrowej ze współczesnymi możliwościami multimedialnymi, Leica S3 to średnioformatowy aparat charakteryzujący się elastycznym zestawem funkcji i integracją z dobrze rozwiniętym systemem. Wyposażony w przeprojektowaną matrycę CMOS 64 MP 30 x 45 mm, S3 oferuje zdjęcia o wysokiej rozdzielczości wraz z 15-stopniowym zakresem dynamicznym i szerokim zakresem czułości od ISO 100-50000 do pracy w różnych warunkach. Konstrukcja matrycy pomija również optyczny filtr dolnoprzepustowy w celu uzyskania wysokiego stopnia ostrości i przejrzystości. Oprócz zdjęć, przetwornik umożliwia również nagrywanie wideo DCI 4K i Full HD z wykorzystaniem całej szerokości matrycy, co zapewnia wyraźny „średni format”. Dodatkowo zaletą zdjęć jest system autofokusa z detekcją fazową, który wykorzystuje pojedynczy punkt centralny typu krzyżowego, co zapewnia szybkie i dokładne ustawianie ostrości.
