Als CPU wurde ein Mediatek Helios X10 Octacore-Prozessor mit acht Kernen und 2 Gigahertz Taktfrequenz pro Kern verbaut. Unterstützt wird die zentrale Recheneinheit von 3 GB RAM Arbeitsspeicher. Der Flashspeicher von 16 GB kann mit einer microSD-Karte erweitert werden. Die Hauptkamera bietet eine Auflösung von 21,6 Megapixeln mit Autofokus und für Selfies oder Videotelefonate steht eine 13 Megapixel Kamera zur Verfügung.
Das Gehäuse des Sony Xperia M5 bietet nach IP68 einen Schutz vor Wasser und Staub. Im Bereich Kommunikation steht Cat4-LTE und WLAN zur Verfügung. Die Akkulaufzeit des 2600 Milliamperestunden starken Akkus im Bereitschaftfsmodus liegt Sony zufolge mit einer Akkuladung bei bis zu 27 Tagen und die Gesprächszeit soll sich auf mehr als 12 Stunden belaufen. Das Betriebssystem Google Android 5.0 Lollipop wurde installiert. Im Handel kann das Sony Xperia M5 ab Mitte Februar 2016 zum genannten Preis in den Gehäusefarben Schwarz, Gold und Weiß erworben werden.