奥林巴斯E-M1X配备了一块约2040万有效像素的M4/3画幅CMOS传感器，以及双TruePic VIII图像处理器的成像组合，原生最高感光度上升至ISO6400。更强大的数据处理功能还提供了高达7.5挡快门速度降低补偿效果的五轴机身防抖系统，以及相当于8000万像素的RAW格式像素位移合成的高画质模式。

针对手持像素位移合成容易失败的情况，奥林巴斯E-M1X新增了手持高分辨率拍摄模式，这个模式下相机会连续拍摄多达16张照片，并合成处理为RAW格式约5000万像素级别的照片。

奥林巴斯E-M1X还内置了ND滤镜，最高可在机内实现降低5挡快门速度的效果，并且可以在取景器内直接预览到慢门效果，解决了M4/3镜头滤镜口径较小、ND滤镜不好买到的问题。