Performa Mumpuni Berkat Chipset Flagship Kombinasi antara chipset Qualcomm Snapdragon 820 dan RAM 4 GB membuat performa Moto Z terasa di atas angin. Walaupun sejatinya chipset tersebut hanya ditenagai oleh empat inti prosesor, arsitektur Kryo membuat performanya terasa sangat impresif. Chipset Snapdragon 820 pada Moto Z sendiri menggunakan konfigurasi dua kluster, yakni 2 x Kryo berkecepatan 1.8 GHz dan 2 x Kryo berkecepatan 1.6 GHz.   Tak cuma soal komputasi, performa pemroses grafis yang dimiliki oleh Snapdragon 820 juga tak main-main. Berkat GPU Adreno 530, game berat sekalipun bisa dijalankan dengan mulus pada konfigurasi very high. Untuk kebutuhan multimedia seperti menonton film, membuat video, dan mendengarkan musik pun terasa sangat lancar. Hal tersebut juga bisa dirasakan ketika menggunakan resolusi 4K, baik saat menonton maupun membuat video. Begitu juga untuk kemampuan multitasking, smartphone ini mampu menjalankan beberapa aplikasi secara bersamaan dengan mulus. Contohnya saja, WhatsApp, Google Chrome, dan beberapa aplikasi media sosial seperti Facebook dan Twitter. Berikut beberapa hasil pengujian dengan menggunakan beberapa aplikasi benchmark, seperti AnTuTu versi 6, Geekbench 4 dan PCMark.