GFX100 được trang bị cảm biến hình ảnh khổ lớn 102 megapixel với chiều dài đường chéo xấp xỉ 55mm kết hợp với bộ xử lý hình ảnh thế hệ mới X-Processor 4. Cảm biến có 3,76 triệu điểm ảnh lấy nét theo pha bao phủ xấp xỉ 100% bề mặt, cho phép lấy nét tự động nhanh và chính xác bất kể vị trí nào của đối tượng trong khung hình. Cảm biến hình ảnh mới BI (back illuminated) với cấu trúc đảo ngược để đón ánh sáng trực tiếp. Fujifilm thiết kế hệ thống IBIS dành riêng cho cảm biến định dạng lớn cho phép ổn định hình ảnh lên tới 5,5 stops.
Máy ảnh có thể quay phim 4K ở tốc độ 30 khung hình một giây. GFX100 cho ra các cảnh quay với cấu trúc chi tiết hơn trong khi mô phỏng lại được rõ nét không gian ba chiều và chính xác bầu không khí của khung cảnh.
GFX100 sử dụng tần số lấy mẫu (oversampling) với dữ liệu tương đương 50,5 megapixel để kết xuất video. Máy cũng hỗ trợ bộ giải mã H.265 / HEVC hiệu suất cao, cũng như "F Log" có đường cong gamma với phạm vi động rộng và quay phim "Hybrid Log Gamma (HLG)" để ghi lại các cảnh quay HDR.
Thân máy bằng hợp kim magiê cứng cáp và nhẹ, có khả năng kháng bụi, kháng thời tiết và tích hợp với tay cầm dọc. Có cảm biến lớn hơn 1,7 lần so với cảm biến 35mm full frame, thân máy của GFX100 chỉ tương đương với một máy ảnh DSLR full frame 35mm. GFX100 là máy ảnh kỹ thuật số không gương lật Fujifilm đầu tiên được tích hợp tay cầm dọc. Điều này giúp thân máy mỏng hơn, thoải mái hơn khi cầm trên tay, dù bên trong thân máy có chứa Bộ ổn định hình ảnh IBIS và hai pin.
Máy ảnh Fujifilm có một màn hình LCD phụ 1,8 inch ở phần trên thân máy và màn hình phụ hai inch ở phần thân phía sau để hiển thị thông tin linh hoạt hơn. Màn hình này hiển thị dữ liệu EXIF, biểu đồ Histogram và các cài đặt máy ảnh bằng phông chữ lớn. Các thông tin có thể được phân bổ cho từng màn hình (EVF, màn hình LCD phía sau và màn hình LCD phụ trên thân máy) giúp khung ngắm gọn gàng và dễ sử dụng hơn.
GFX100 có chế độ "vòng xoay thông số ảo", giúp hiển thị hình ảnh của vòng xoay thông số trên màn hình LCD phụ phía trên thân máy và các vòng này có thể được quay và điều chỉnh bằng các vòng xoay phía trước và sau. Các nút bấm và cần điều hướng phục vụ cho hoạt động máy ảnh được thiết kế tối giản nhất và dễ hiểu để điều khiển, đồng thời đảm bảo rằng người dùng có thể cầm nắm máy bằng tay một cách thoải mái. Trên góc trái của thân máy là "Vòng chỉnh chế độ bấm máy", cho phép chuyển đổi tức thời giữa các chế độ ảnh tĩnh, quay phim và chụp liên tục.
Khung ngắm điện tử EVF 5.76 triệu điểm ảnh với độ bao phủ 100% và màn hình hiển thị LCD có thể xoay lật 3,2 inch. Khung ngắm này có độ phóng đại 0,86x và chứa năm thành phần kính quang học bao gồm các thành phần phi cầu và được thiết kế riêng cho cảm biến lớn, đòi hỏi độ chính xác khi lấy nét cao.
Hệ thống lấy nét tự động theo pha tốc độ cao và chính xác cao thiết lập một tiêu chuẩn mới cho các máy ảnh có cảm biến lớn hơn định dạng 35mm. GFX100 là mẫu máy ảnh đầu tiên trong dòng GFX sử dụng thuật toán lấy nét tự động theo pha, được áp dụng từ dòng máy ảnh X Series thế hệ thứ tư (X-T3 và X-T30).
Công nghệ tái tạo màu sắc độc quyền được phát triển qua lịch sử sản xuất phim lâu đời của Fujifilm. GFX100 cũng hỗ trợ chuyển đổi ảnh TIFF 16bit ngay trên máy ảnh.
GFX100 có thể chứa hai pin NP-T125, mở rộng số lượng khung hình chụp cho mỗi lần sạc lên xấp xỉ 800 tấm khi sử dụng màn hình LCD phía sau thân máy. Máy ảnh có thể được cấp nguồn và sạc thông qua kết nối USB-C.
