Новинка получила 1/1,7-дюймовый сенсор, который позволяет вести видеозапись с разрешением 4K и 2.7K с частотой 120 кадров в секунду и 1080p с частотой 240 кадров в секунду. Для улучшения качества роликов камера автоматически настраивает баланс белого, система стабилизации RockSteady 3.0 подавляет тряску, а технология HorizonSteady позволяет удерживать ровной линию горизонта при любом угле наклона камеры. Заявлен улучшенный алгоритм подавления шумов.

Osmo Action 3 получила батарею 1770 мА•ч, которая обеспечивает до 160 минут записи без подзарядки. Камера может работать на холоде при температуре до –20°С, а защищенный корпус позволяет снимать на глубине до 16 м. Особенностью новинки стали два сенсорных экрана — фронтальный 1,4-дюймовый и основной 2,2-дюймовый, которые автоматически адаптируются к горизонтальному или вертикальному формату установки камеры.