Особенностью новинки является модифицированная система фильтров, благодаря которой камера позволяет осуществлять съёмку в видимом и инфракрасном диапазонах. Более того, при установке на оптику дополнительного фильтра можно производить фотографирование исключительно в ИК-диапазоне.
Прочие характеристики Pentax 645Z IR унаследованы от оригинальной версии. Это КМОП-сенсор размером 43,8 × 32,8 мм с 51,4 млн эффективных пикселей, оптический видоискатель с 98-процентным покрытием кадра, 3,2-дюймовый дисплей с регулируемым углом наклона, 27-точечная система автоматической фокусировки SAFOX 11, два слота для карт SD/SDHC/SDXC, порт USB 3.0 и интерфейсом miniHDMI. Светочувствительность варьируется в диапазоне ISO 100–204800, диапазон выдержек — от 1/4000 до 30 с. Обработкой изображений занят высокопроизводительный процессор PRIME III.
