Memadukan tradisi DSLR dengan kemampuan multimedia kontemporer, Leica S3 adalah kamera medium format yang dicirikan oleh pengaturan fitur yang fleksibel dan integrasi dalam sistem yang dikembangkan dengan baik. Menampilkan sensor CMOS 64MP 30 x 45mm yang dikembangkan ulang, S3 menawarkan pengambilan gambar diam beresolusi tinggi bersama dengan rentang dinamis 15-stop dan rentang sensitivitas lebar dari ISO 100-50000 agar sesuai untuk bekerja dalam berbagai kondisi. Desain sensor juga menghilangkan filter low-pass optik untuk mewujudkan tingkat ketajaman dan kejernihan yang tinggi. Selain gambar diam, sensor ini juga memungkinkan perekaman video DCI 4K dan Full HD menggunakan seluruh lebar sensor untuk "tampilan format medium" yang berbeda. Selain itu, gambar diam yang bermanfaat adalah sistem autofokus deteksi fase yang menggunakan satu titik pusat tipe silang untuk kinerja pemfokusan yang cepat dan akurat.