Cảm biến full-frame (35,9 mm × 24 mm) có độ phân giải 36.8 megapixel (36.3 hiệu quả) với dải ISO 100–6400 (mở rộng đến 50–25600)
Bộ xử lý hình ảnh Nikon Expeed 3
Cảm biến đo sáng 91.000 pixel RGB với Hệ thống nhận dạng cảnh nâng cao
Cảm biến lấy nét tự động Multi-CAM3500FX tiên tiến (51 điểm, 15 điểm cross-type, 11 điểm siêu nhạy ở khẩu độ nhỏ nhất là f/8)
Bộ xử lý video Expeed H.264 / MPEG-4 AVC. Chế độ quay phim Full HD 1080p tại 24/ 25/ 30 fps, 720p tại 24/25/30/50/60 fps, xuất ra video HD HDMI hỗ trợ xuất video chất lượng không nén, âm thanh stereo màn headphone out, và âm thanh stereo đầu vào (3.5 mm đường kính) với điều khiển mức âm thanh thủ công.
4 khung hình mỗi giây ở chế độ FX liên tục hoặc chế độ cắt 5: 4. 5 khung hình mỗi giây ở chế độ cắt 1,2 × liên tục hoặc chế độ DX (APS-C). Với grip pin MB-D12 tùy chọn, được trang bị bộ pin EN-EL18 giống D4 hoặc pin AA, hỗ trợ chụp liên tục 6 khung hình mỗi giây ở chế độ DX.
Kích thước bộ đệm cho 17 ảnh RAW hoặc 56 ảnh JPEG với chất lượng tối đa.
Chế độ dải tương phản động rộng (HDR) tích hợp (cách nhau 2 khung hình lên đến 3EV)
'Active D-Lightning' với 6 cài đặt và khung (điều chỉnh đo sáng và đường cong D-Lightning)
Các cài đặt 'Điều khiển hình ảnh' có thể tùy chỉnh khả năng phơi sáng, cân bằng trắng, độ sắc nét, độ sáng, độ bão hòa, màu sắc; cho phép các đường cong tùy chỉnh được tạo, chỉnh sửa, lưu, xuất và nhập [5]
Đèn flash cóc gấp đôi như một bộ điều khiển flash không dây
Lấy nét theo pha khi chụp Live View hoặc cải thiện tương phản ở chế độ Tự động lấy nét
Các khe cắm thẻ kép, một khe cắm thẻ CF định dạng UDMA và một khe cắm thẻ SD, SDHC, SDXC, UHS-I và Eye-Fi (WLAN) (gương, tràn, sao lưu, RAW trên khe 1 / JPEG trên khe 2, Stills trên khe 1 / Phim trên khe 2, sao chép) [6]
Thân máy làm từ hợp kim Magiê có tính năng chống chịu thời tiết giống chiếc D700, nhưng kém hơn chiếc D4
