新一代旗艦級數位單眼相機配備最新尼康FX格式 CMOS影像感應器（36.0 × 23.9mm），以及專為數位單眼相機優化的最新影像處理引擎EXPEED 3。

採用多功能使用為設計藍本，提供精細細節的卓越影像品質以及出色的高速性能。D4具有1620萬有效畫素，能夠在各種光照條件下提供卓越的影像品質，其影像感應器支援ISO 50到ISO 204800之間的超大感光範圍。