La caméra d'action Insta360 Ace Pro dispose d'un capteur CMOS, offrant une définition de 7880 x 4320 pixels. Elle enregistre des vidéos jusqu'à 24 images par seconde (8K), 120 ips (4K), 120 ips (2,7K), ou 240 ips (Full HD). Sa résolution maximale en photo atteint les 8064 x 6048 pixels. Compatible HDR pour la photo et la vidéo, la caméra propose une plage ISO vidéo de 100 à 6400 ISO, ainsi qu'une plage ISO photo du même ordre. Les formats MP4 (vidéo) et RAW, JPEG (photo) sont pris en charge. L'enregistrement en 4K est possible, tout comme le ralenti. Avec un stabilisateur optique et numérique, la caméra incorpore un microphone intégré avec réduction de bruit. Elle est dotée d'un écran LCD à l'arrière et d'un écran OLED monochrome à l'avant. Les commandes vocales sont également présentes, et la connectivité est assurée par le Wi-Fi, le Bluetooth, et le GPS. La mémoire est extensible via des cartes Micro SD, Micro SDHC, et Micro SDXC. La batterie, d'une capacité de 1650 mAh, offre une autonomie annoncée de 100 minutes. Une charge rapide permet de la recharger en 46 minutes. La caméra est livrée avec une batterie amovible. Les caractéristiques physiques de l'Insta360 Ace Pro délimitent une hauteur de 52,15 mm, une largeur de 71,9 mm, une épaisseur de 38,5 mm, et un poids de 179,8 g. Elle est étanche jusqu'à 60 m avec boîtier de protection, et jusqu'à 10 m sans. L'appareil fonctionne dans une plage de température de -20 °C à +40 °C.