Leica SL3 dysponuje doskonałą dynamiką (15 EV) i imponującym zakresem ISO (od 50 do 100.000), co przekłada się na niezwykle szczegółowe obrazy w doskonałej jakości – w każdych warunkach oświetleniowych. Sercem aparatu jest pełnoklatkowy sensor BSI CMOS z technologią Triple Resolution, ukryty w solidnej obudowie z litego metalu, pokrytej elegancką skórą. Rejestruje on pliki w trzech rozdzielczościach: 60, 36 lub 18 megapikseli, przy czym w każdym przypadku do rejestracji obrazu wykorzystywana jest cała powierzchnia sensora.
Pozwala to w razie potrzeby zarejestrować obraz o bardzo dużej rozdzielczości, który może być wykorzystany np. do pracy zawodowej lub artystycznej. Jeśli jednak tak duża szczegółowość nie jest potrzebna – aparat można przełączyć w tryb niższej rozdzielczości. Wówczas do odwzorowania każdego punktu zdjęcia wykorzystywanych jest kilka pikseli matrycy, co dodatkowo zwiększa dynamikę obrazu, obniża szum i… generuje plik o mniejszych rozmiarach. W każdej z tych trzech rozdzielczości możliwy jest zapis plików RAW (DNG) i JPG.
SL3 dysponuje całkowicie nowym sposobem ustawiania ostrości. Łączy on w sobie trzy systemy, wykorzystujące różne technologie: detekcję fazy (PDAF), mapowanie głębi (AF z wykrywaniem obiektu) i detekcję kontrastu. Autofokus jest dzięki temu bardzo precyzyjny i szybki, nawet w słabym oświetleniu. Dodatkowo inteligentne rozpoznawanie obiektów wspomaga fotografowanie dynamicznych scen.
