Fujifilm X-S20 là một chiếc máy ảnh mirrorless cảm biến X-Trans BSI-CMOS 26MP với thiết kế giống DSLR, có bố cục điều khiển truyền thống và tay cầm lớn hơn so với các mẫu khác trong dòng X-Series. Máy sử dụng cảm biến tương tự X-T4 nhưng được nâng cấp về hệ thống chống rung, bộ xử lý và lấy nét tự động.
X-S20 có thể chụp liên tiếp 30 fps khi crop, 20 fps không crop với màn trập điện tử hoặc 8 fps với màn trập cơ. Nhờ khe thẻ UHS-II và bộ xử lý nhanh hơn, máy duy trì tốc độ chụp liên tục tốt hơn. Khác với các mẫu X-Series truyền thống, X-S20 sử dụng vòng xoay chế độ (mode dial) thay vì vòng chỉnh tốc độ màn trập và bù trừ sáng. Máy còn có đèn flash pop-up, kính ngắm điện tử OLED độ phóng đại 0.62x với 2.36 triệu điểm ảnh, màn hình cảm ứng xoay lật linh hoạt và cổng mic 3.5mm tích hợp, có thể dùng tai nghe qua cổng trên tay cầm. Máy cũng hỗ trợ sạc và cấp nguồn trực tiếp qua USB.
Về khả năng quay phim, X-S20 hỗ trợ quay 6K open gate, 4K (DCI & UHD) hơn 30 phút, và có thể kéo dài thời gian quay nếu gắn thêm quạt tản nhiệt FAN-001. Máy hỗ trợ quay slow-motion 240 fps ở độ phân giải Full HD, ghi nội bộ 10-bit 4:2:2 với F-Log và F-Log2, đồng thời tương thích với Blackmagic RAW và ProRes RAW qua đầu ghi ngoài.