La D3 es la  primera cámara Nikon de formato FX, que permite un trabajo óptimo en todo tipo de condiciones. Cuenta con un sensor CMOS de 12,1 MP extremadamente sensible, los valores de ISO llegan a los 6.400. Su obturador compuesto de Kevlar/fibra de carbono y su sistema de procesamiento de imágenes EXPEED permiten disparar a la asombrosa velocidad de 9 fps ,11 fps en el modo Recorte DX.

El avanzado sistema de reconocimiento de escena proporciona unas exposiciones sobresalientes y es compatible con el sistema AF de 51 puntos de próxima generación de Nikon,  que ofrece una amplia cobertura y una alta sensibilidad con poca luz.

Los controles de imagen facilitan el procesamiento de las fotografías en la propia cámara, ahorrando tiempo en la post-producción. Su pantalla LCD de alta definición de 3 pulgadas admite dos modos Live view, además de una salida de vídeo HDMI.