Moto Z Play vẫn sử dụng tấm nền Amoled kích thước 5,5 inch nhưng độ phân giải giảm xuống còn mức Full HD. Thiết kế mặt trước không có khác biệt so với đàn anh Moto Z, cảm biến vân tay nằm phía dưới màn hình trong khi ba phím điều hướng của Android vẫn được tích hợp bên trong. Việc này gây bất tiện khi người dùng thường bấm nhầm vào cảm biến thay vì nút Home.

Moto Z Play sử dụng thiết kế khung kim loại với hai mặt kính, mặt sau của máy có các hoa văn vòng tròn đồng tâm đẹp mắt, phiên bản màu trắng giúp vân tay không bị hiện rõ so với bản màu đen. Camera sau vẫn lồi lên nhiều và có độ phân giải 16 megapixel, cao hơn so với Moto Z nhưng khẩu độ f/2.0, nhỏ hơn so với mức 1.8 trên đàn anh của mình. Cảm biến laser hỗ trợ lấy nét và đèn flash kéo vẫn được giữ nguyên. Camera trước vẫn là 5 megapixel và có hỗ trợ đèn flash led.

Moto Z Play có độ dày là 7mm hơn hẳn đàn anh siêu mỏng của mình nhờ đó Z Play cho cảm giác cầm đầm và chắc tay hơn ngay cả khi không sử dụng kèm với nắp lưng hay các phụ kiện nâng cấp phần cứng kèm theo.

Moto Z Play sử dụng chip Snapdragon 625, RAM 3 GB và bộ nhớ trong 32 GB có thể mở rộng bằng thẻ nhớ. Với mức giá 9,99 triệu đồng, phần cứng của máy vẫn không tốt bằng hai đối thủ Xperia X và F1 Plus khi hai model này có bộ nhớ trong lên đến 64 GB và F1 Plus còn có mức RAM 4 GB.

Do máy dày hơn nên giắc 3,5mm đã được trang bị lại, Z Play cũng dùng cổng sạc chuẩn USB Type C. Pin của máy có dung lượng 3.510 mAh cao hơn nhiều so với các đối thủ cùng tầm giá. Bên cạnh đó, sạc nhanh Turbo Power còn cho thêm 8 giờ sử dụng máy chỉ với 15 phút sạc.

Máy hỗ trợ 2 sim 2 sóng, chạy Android 6 và có thể nâng cấp lên Android 7 trong thời gian tới.

Tương tự như đàn anh Moto Z, Z Play cũng có thể nâng cấp phần cứng với các phụ kiện Moto Mods như loa JBL Soundboost, Insta-share Projector, Hasselblad Truezoom, đều có thể sử dụng chung giữa hai model Z và Z Play