徠卡S3配備新一代ProFormat感光元件，分辨率高達6400萬像素。感光元件的尺寸為30 x 45mm，在保留經典的35mm縱橫比的同時，增加了56％的感光面積。這一變化不僅對圖像品質產生了巨大的影響，也是成就徠卡 S3所攝照片特有的中畫幅畫質的一個重要因素。

系統處理光線的方式對成像風格和質量起著決定性的作用：更大的感光元件意味著鏡頭需要有更大的成像面積覆蓋，這種鏡頭除了能夠產生典型的中畫幅鏡頭相對更淺的景深效果，由於其結構特性，不需要很大的光圈就可以使大量光線投射於感光元件上。同時，由於感光元件尺寸較大，單個像素也較大，感光元件能夠捕獲更多光線，因此能夠以最佳方式處理這些充足豐富的光線。

因此，徠卡ProFormat感光元件充分結合了經典35mm感光元件與傳統中畫幅的優點，代表了眾多攝影設備所探求的圖像質量和創造能力之間的理想平衡。

徠卡S3的感光元件不僅提供了超高的分辨率，還將動態範圍提高到15檔以上，因此在陰影和高光之間呈現出前所未有的色調範圍。憑借高達ISO 50000的感光元件，徠卡 S3可在自然光源下自由創作。無論是外景拍攝、新聞報道拍攝還是婚禮拍攝，無論現有光線如何，徠卡 S3都展現出強大的性能，凸顯出較大光學格式的優勢。此外，CMOS感光元件還支持視頻錄制和實時取景，為多種場景中的取景提供更大便利。

憑借搭載的CMOS感光元件和Maestro II系列圖像處理器，徠卡S3具備了以4K電影分辨率和全高清分辨率攝制專業視頻片段所需的所有基本技術。

感光元件中畫幅尺寸上的每個分辨率都得到了充分利用，這也賦予了所攝視頻與中畫幅照片相當的畫質水平。

無論拍攝靜止圖像還是動態圖像，視角均保持不變。 S系列鏡頭出色的圖像質量和鏡頭特性使錄制的視頻具有獨特的電影效果。憑借選擇性對焦和獨特的徠卡焦外成像，使用S3相機拍攝的動態圖像與靜止圖像一樣令人嘆為觀止。

通過4:2:2的色彩採樣率，同時以MOV格式加時間碼進行存儲，所攝視頻的高畫質將得到完整保存。由於視頻文件採用Motion-JPEG壓縮，每一幀畫面都相對獨立，因此，即使在轉換之前，這種格式也非常適合視頻編輯。徠卡S3還可支持全高清分辨率的未壓縮數據流作為4K電影視頻的代理文件，因此可以實現外接監視屏上預覽或使用外部HDMI錄機進行錄制。

使用徠卡 S3拍攝視頻時，用戶不僅可以從整個S系列鏡頭中進行選擇，還可以通過對應的轉接環安裝其他中畫幅系列的鏡頭。徠卡 S3還提供各種對焦輔助工具，以便在手動對焦時獲得最佳的清晰度（尤其是在拍攝視頻時）。例如，使用對焦峰值顯示圖像的高對比度區域，方便對焦。在錄制視頻時還可選用裁剪顯示以及網格功能。對於動態圖像，徠卡S3還可以使用內置麥克風或具有自動或手動音量調節功能的外接麥克風錄制48 kHz、16位立體聲。