Meskipun ringkas, Sony ILX-LR1 tidak main-main dalam hal performa. Kamera ini dilengkapi dengan sensor Exmor R CMOS full-frame 35 mm dengan resolusi 61 megapiksel, yang dapat menghasilkan gambar dengan detail dan rentang dinamis yang tinggi. Kamera ini juga menggunakan prosesor BIONZ XR yang sama dengan Sony A7R V, kamera mirrorless full-frame terbaik dari Sony saat ini.

Dengan sensor dan prosesor tersebut, Sony ILX-LR1 mampu mengambil gambar beresolusi penuh hingga 3 fps dengan autofokus dan auto exposure terus menerus selama lebih dari 2 jam. Kamera ini juga dapat merekam video 4K hingga 60 fps dengan bit depth 10-bit, profil warna S-Log3 dan HLG, output HDMI bersih, dan stabilisasi gambar digital. Kamera ini juga mendukung format video XAVC S-I baru yang menggunakan codec intra-frame untuk mengompresi file video tanpa mengorbankan kualitas.

Salah satu fitur unggulan dari Sony ILX-LR1 adalah dukungan terhadap Sony Camera Remote SDK, yaitu perangkat lunak yang memungkinkan pengendalian kamera secara jarak jauh melalui LAN. Dengan SDK ini, Anda dapat mengubah pengaturan kamera, melepaskan shutter, melihat live view, mendapatkan data fokus, dan lain-lain. SDK ini sangat berguna untuk aplikasi industri yang membutuhkan kamera yang dapat dioperasikan secara otomatis atau semi-otomatis.