Die APS-C-Systemkamera gehört zur spiegellosen Mittelklasse des Herstellers und ist über der Alpha 5000 angesiedelt, die seinerzeit die kleine Nex-3N ablöste. Die Alpha 5100 soll ähnlich leistungsfähig sein wie die größere Alpha 6000. Die Alpha 5100 hat einen Hybrid-Autofokus, der Kontrast- und Phasen-AF miteinander kombiniert. Die Auflösung des CMOS-Sensors liegt bei 24 Megapixeln. Die Bilddaten verarbeitet der BIONZ X Bildprozessor, den Sony auch in seiner Vollformatkamera Sony Alpha 7 einsetzt. Videos zeichnet die Alpha 5100 mit Full-HD Auflösung auf, als Aufnahmeformat kommt das proprietäre XAVC-S-Format mit 50 Mbit/s zum Einsatz.
