Là một biến thể chuyên dùng để chụp ảnh thiên văn với bộ lọc hồng ngoại đặc biệt có khả năng đỏ đậm / gần hồng ngoại và với các tinh chỉnh phần mềm đặc biệt như chế độ phơi sáng dài lên đến 15 phút, chỉ báo đường chân trời ảo và phần mềm giảm nhiễu Astro đặc biệt đã được công bố vào ngày 10 tháng 2 năm 2015.[27][28] Bộ lọc IR của D810A được tối ưu hóa cho H-alpha   (Hα) tông màu đỏ, dẫn đến độ nhạy cao gấp bốn lần so với D810 với độ dài bước sóng lên đến 656 nm.[29] Tương tự như bên Canon, hai chiếc máy DSLR chuyên chụp thiên văn 20Da và 60Da có độ nhạy Hα lần lượt gấp 2.5 lần và 3 lần so với hai chiếc 20D/60D tiêu chuẩn.[30] D810A cũng có 1,39 stop lợi thế do định dạng cảm biến hình ảnh lớn hơn – dẫn đến tốt hơn 2 stop lợi thế độ nhạy cho thời gian phơi sáng nhanh hơn bốn lần so với Canon 20Da / 60Da.

Mặc dù D810A có thể được sử dụng để chụp ảnh bình thường, do độ nhạy đỏ / gần hồng ngoại sâu, cân bằng trắng trong máy ảnh có thể bị lỗi trong trường hợp ánh sáng huỳnh quang hoặc các trường hợp khó với ánh sáng hồng ngoại rất mạnh – cần có bộ lọc hồng ngoại bên ngoài. Nikon đã xuất bản một hướng dẫn chụp ảnh thiên văn D810A khuyên bạn nên lấy nét trực tiếp với 23 ×   các khu vực được chọn mở rộng [31] và một bộ sưu tập hiển thị các hiệu ứng chủ yếu là nhỏ để tái tạo màu sắc trong các bức ảnh "bình thường".[32]

Một đánh giá kết luận rằng nhiễu phơi sáng dài D810A là đặc biệt vượt trội so với D800E và các máy fullframe khác của Nikon và cho thấy hiệu ứng của độ nhạy H-alpha tăng lên. Cân bằng màu của ảnh "bình thường" có vẻ chính xác, ngoại trừ các vật thể tương đối nóng hơn với bức xạ hồng ngoại mạnh và tử ngoại khi hoàng hôn.[33]