Som en fortsettelse av det suksessrike designet og konseptet bak X100, forbedrer Fujifilm X100S denne lette og kompakte kameraserien med en APS-C-størrelse X-Trans CMOS II bildebrikke på 16 millioner piksler. Det har også fått raskere signalbehandling i kameraet, en mer avansert hybrid søker, men benytter fremdeles det fastmonterte Fujinon 23 mm F2.0 vidvinkelobjektivet.
Fujifilms unike splittbildeteknologi gjør manuell fokusering enkelt, og X-Trans-bildebrikken oppnår ekstraordinær bildeoppløsning uten optisk lavpassfilter. Moaré-forvrengning unngås med det unike fargemønsteret til X-Trans-brikken. Den forbedrede søkeren kombinerer en optisk rammesøker med et 2,36 millioner punkters LCD-panel for maksimum klarhet, og det nye faseregistrerende AF-systemet forbedrer fokusering under alle forhold.
