A készülékbe 36,3 megapixeles FX-formátumú CMOS szenzor, 91 ezer pixeles 3D mátrix fényméréssel a legjobb expozícióért, továbbfejlesztett helyzetfelismerő rendszer, és 51 pontos autófókuszrendszer került. Kinézetét tekintve tipikus Nikon gép, bár formája egy kicsit ívesebb, mint az előd D700-é. A gépbe full HD-s (1080p) videórögzítés funkciót is tettek, sőt ráköthető külső mikrofon is. A videózási lehetőségek is figyelemreméltóak, ide értve a tömörítetlen HDMI kimenetet, a mikrofon és fülhallgató csatlakozót és a támogatott felbontás/sebesség bő listáját. A Full HD (1080p) videók rögzíthetők 30p, 25p és 24p sebességgel, a 720p formátumú videók pedig 60p, 50p és 25p sebességgel. A videók maximális hossza 29:59 perc. A hatalmas fájlok tárolására két kártyahely is van a gépben, letöltésnél pedig villámgyors USB3 kimenetet használhatunk.

A kamera maximálisan 6400-es ISO-ra képes. Támogatja az USB 3.0-t, a CF és az SD kártyákat is, valamint helyet kapott rajta egy tömörítés-mentes hdmi kimenet is. A fényképezőgépből készül egy másik változat is, a D800E, ami néhány funkció kikapcsolásával még élesebb képet készít majd. A gép március végén kerül a boltokba, a D800 előre láthatólag háromezer dolláros, a D800E pedig 3300 dolláros áron.

Főbb jellemzők:

36,3 megapixeles FX-formátumú ("full frame") CMOS-érzékelő kiemelkedő jel-zaj viszonnyal, széles dinamikatartománnyal és 12 csatornás adatkiolvasással.

ISO 100–6400: ISO 25 600 és ISO 50 egyenértékig kiterjeszthető.

4 kép/mp sebességű sorozatfelvétel FX/5: 4-kivágás módban. 5 kép/mp sebesség 1.2x/DX-kivágás módban.

A többterületű D-videó funkció FX- és DX-formátumú teljes HD (1080p) videót rögzít 30p, 25p és 24p képkocka sebességgel. A felvétel maximális időtartama kb. 29 perc 59 másodperc. Tömörítetlen HDMI-kimenet külső eszközökre, valamint hi-fi hangszabályozás.

Multi-CAM3500FX 51 pontos AF-rendszer: egyenként választható és konfigurálható 9 pontos, 21 pontos és 51 pontos beállításokkal. -2 Fé-ig érzékel (ISO 100, 20 °C hőmérsékleten).

EXPEED 3 képfeldolgozó motor 14 bites A/D konverzióval és kiváló tónusátmeneteket garantáló, 16 bites képfeldolgozással.

8 cm-es, kb. 921 000 képpontos LCD-monitor automatikus fényerő vezérléssel, tükröződésgátló bevonattal és széles tartományú színvisszaadással.

3D színes mátrixmérés III: 91 000 képpontos AE AF-érzékelő állandó arcfelismerő funkcióval.

100%-os képfedésű kereső, három képvágás mód: 5:4, 1.2x és DX formátum, a kereső maszkolásával.

Halk fényképezés mód: tökéletes a diszkrét fotózáshoz, észrevehetően csökkenti a fényképezőgép működési zaját a tükör visszatérésekor.

Rendkívül pontos és strapabíró záregység: 200 000 cikluson át tesztelt, 1/8000 másodperces minimális záridővel és legfeljebb 1/250 másodperces vakuszinkron-sebességgel.

Adattároló: CF- és SD-kártyanyílások.

Beépített i-TTL vaku: GN / kulcsszám kb. 12, 24 mm-es objektívnek megfelelő képfedéssel.

Tartós magnéziumötvözet váz: ellenáll a nedvességnek és a pornak.

Vezeték nélküli LAN és Ethernet támogatása a külön beszerezhető WT-4 vezeték nélküli jeladón keresztül.