La D4 offre una combinazione imbattibile di una velocità di scatto fino a 11 fotogrammi al secondo, un sensore in formato FX da 16,2 megapixel e un'eccezionale sensibilità ISO (espandibile fino a 204.800, equivalente a ISO).
Il sensore d'immagine CMOS in formato FX ha un'impostazione ISO che va da 200 a 12.800 o ISO 200 fino a Hi 4. Inoltre, la fotocamera è dotata di un sistema di pulizia del sensore integrato, video Full HD, un sistema AF Multi-Cam 3500FX con 51 punti di misurazione, un motore di elaborazione delle immagini EXPEED, una modalità silenziosa e un meccanismo di otturazione molto preciso realizzato in robusto materiale composito di Kevlar/fibra di carbonio. Sono presenti anche un'uscita HDMI e una porta Ethernet (connettore RJ-45).
