По современным меркам, 3,5-дюймовый экран Xperia U считается небольшим. Его разрешение 480х854 практически не отличается от традиционного 480х800, однако нестандартное количество вертикальных точек может привести к некорректной отрисовке изображения в некоторых программах. При довольно скромных размерах экрана, такое разрешение создаёт высокую плотность точек, которая превосходит даже известный Retina Display у планшета Apple iPad3. Экран жидкокристаллический, но слухи об установленной в аппарате TN-матрице немного преувеличены, и при детальном исследовании можно обнаружить «честную» IPS, правда, с отличной цветопередачей и практически 180° обзора. При этом Sony Xperia U не может похвастаться такой яркой подсветкой с технологией «WhiteMagic», которой обладает ее старшая сестра из одной линейки — Sony Xperia P, поэтому изображение блёкнет при ярком солнечном свете. Поддержка емкостной сенсорной панелью технологии «мульти-тач», обеспечивающей работу четырех одновременных касаний, вполне достаточно в большинстве использований.
Под дисплеем хорошо спрятан от посторонних взглядов 2-ядерный процессор NovaThor U8500 от ST-Ericsson. Это такой же чип, как тот, что установлен в модели Samsung Beam, отличающийся удачным сочетанием производительности и экономичности, и оснащенный неплохим видео-ускорителем Mali-400. Штатная частота аппарата составляет 1,2 ГГц, однако работает он на частоте, уменьшенной до 1,0 ГГц, благодаря чему расход заряда батареи снижается, правда ценой незначительного уменьшения производительности. Хотя стоит отметить, что хватает ее с избытком – движения на экране плавные, без рывков, а индексы в популярных бенчмарках весьма высокие, о чем свидетельствуют как субъективные ощущения, так и результаты тестирования.