Vivo Z3 hadir dalam bobot sebesar 164 g dan dirancang dengan tipe layar IPS LCD seluas 6.3 inci. Ponsel ini didukung dengan teknologi sensor infrared face recognition dan fingerprint pada bagian belakang ponsel (rear-mounted). Vivo membekali seri Z3 ini dengan kapasitas RAM sebesar 4GB dan 6GB yang didampingi oleh dua varian memori internal ROM yang memiliki kapasitas 64GB dan 128GB. Untuk urusan kamera, Vivo Z3 mengusung fitur dual camera pada kamera belakangnya dengan resolusi 16 MP dan 2 MP bokeh. Sedangkan di kamera depan terbenam single camera berkualitas 12 MP. Ponsel ini dicadangkan baterai Li-Po dengan daya 3315 mAh.

Masuk ke dapur pacu, Vivo Z3 sendiri hadir dalam dua varian yang ditenagai chipset yang berbeda. Pertama mempunyai chipset Qualcomm Snapdragon 670 Octa-core dan GPU Adreno 615, sedangkan yang kedua, atau yang lebih tinggi, diberdayakan Qualcomm Snapdragon 710 Octa-core dengan GPU Adreno 616. Vivo Z3 didesain dengan tampilan yang menawan dan tersedia dalam tiga opsi warna yakni Starry Night, Aurora Blue, dan Dream Powder.