富士X-Pro2采用轻质镁合金机身，具备全天候防尘防滴设计，外观基本延续了前代产品的文艺复古样式。背部为3英寸162万像素的液晶屏，并配合有混合式取景器，可在光学和电子两种方式间切换。其内部搭载了第三代X-Trans CMOS影像传感器，有效像素高达2430万，同时具备更好的降噪能力，色彩还原能力也有所提升，支持原生ISO在200至12800之间，并且新增的Pixel Mapping（像素映射）功能可自动检测传感器上的坏点，计算周围像素进行差值修正。此外配合命名为X-Processor的第三代EXR影像处理器，还可支持4K视频录制以及无损压缩RAW格式输出。

对焦方面使用了类似X100T的混合对焦系统，可进行智能相位差自动对焦，对焦点达273个，对焦效率也是提升明显。快门也是采用的机械电子快门，其中机械为1/8000秒，电子则为1/32000秒，闪光同步速度可达1/250秒。此外机身配备有双SD卡槽，可支持WIFI连接，内置有包括Grain Effect（颗粒效果）在内的多种创意滤镜及胶卷模拟模式。