Смартфон Sony Xperia Z2 представляет собой моноблок, состоящий из двух стеклянных пластин и цельной металлической рамки, которая выполняет функцию каркаса аппарата. Рамка с аккуратными фасками изготовлена из алюминиевого компонента.
Модуль односекционной вспышки может служить фонариком благодаря предустановленному ПО. Прозрачные аппаратные кнопки на Sony Xperia Z2 заменены виртуальными иконками, занимающими часть рабочей площади 5.2-дюймового дисплея Triluminos, имеющего расширенную цветовую палитру. На фронтальной панели установлены два стереодинамика. При звонке активен только один из них, поскольку другой совмещен с разговорным модулем.
Все слоты и разъемы водонепроницаемой модели Xperia Z2 защищены заглушками, которые фиксируются на корпусе посредством резиновых хомутов. Клавиша управления камерой позволяет пользоваться смартфоном для подводной съемки, поскольку экран аппарата, погруженного в воду, теряет свою сенсорную чувствительность.