Sercem aparatu jest ta sama matryca CPOM formatu APS-C. Sony A6000 wykorzystuje 24-megapikselową matrycę formatu APS-C o jednym z największych rozmiarów w swojej klasie ze 179 czujnikami detekcji fazowej. Na nich budowane są dwa pierwsze z czterech pomiarów autorskiego opracowania ogniskowania – 4D focus. Trzeci wymiar to odległość do obiektu, znowu dzięki autofokusowi fazowemu ostrość jest osiągana szybko. Czwartym wymiarem, podobnie jak w prawdziwym świecie, jest czas. Aparat posiada funkcję przewidywania śledzenia poruszającego się obiektu.
Nawet jeśli zniknął na chwilę z pola widzenia, kamera i tak poprowadzi go w ostrości. Dotyczy to zwłaszcza fotografii ciągłej. A technologia wykrywania twarzy zastępuje ręczne ustawianie ostrości na portretach. Nagrywanie wideo jest możliwe w rozdzielczości Full HD 60/50 klatek na sekundę z włączonym autofokusem i stabilizacją obrazu.Aparat posiada elektroniczny wizjer wykonany w technologii OLED o rozdzielczości 1,44 megapiksela. Ekran nie jest wrażliwy na dotyk o rozdzielczości 921 600 pikseli, więc sterowanie odbywa się tylko za pomocą przycisku.
Jak w większości aparatów bezlusterkowych, do podłączenia obiektywu służy mocowanie typu E. Specyfikacja jest otwarta, więc do tego urządzenia nadają się nie tylko markowe obiektywy, ale także od innych producentów. Ponadto za pomocą przejściówek można podłączyć wymienne obiektywy z lustrzanek. Aby podłączyć urządzenia zewnętrzne, aparat jest wyposażony w „but” i można na nim zawiesić nie tylko lampę błyskową.