Η πρώτη φωτογραφική μηχανή της Nikon σε φορμά FX (23.9x36mm) δίνει το πλεονέκτημα στους φωτογράφους που εργάζονται υπό ακραίες συνθήκες. Η φωτογραφική μηχανή D3 διαθέτει έναν ιδιαίτερα ευαίσθητο αισθητήρα CMOS των 12,1 megapixel με επεκτάσιμο εύρος ISO από 200 έως 6400. Διαθέτει επίσης κλείστρο από ίνες Kevlar/άνθρακα και μηχανισμό επεξεργασίας εικόνας EXPEED, τα οποία της δίνουν τη δυνατότητα να πραγματοποιεί λήψεις στην εκπληκτική ταχύτητα των 9 καρέ ανά δευτερόλεπτο (11 καρέ ανά δευτερόλεπτο στη λειτουργία περικοπής DX). Το προηγμένο σύστημα αναγνώρισης σκηνής παρέχει ανώτερης ποιότητας φωτογραφίες και υποστηρίζεται από το σύστημα αυτόματης εστίασης 51 σημείων νέας γενιάς της Nikon, το οποίο προσφέρει ευρεία κάλυψη και μεγάλη ευαισθησία σε χαμηλό φωτισμό. Τα στοιχεία ελέγχου εικόνας με δυνατότητα επιλογής βελτιώνουν την επεξεργασία της εικόνας εντός της φωτογραφικής μηχανής, εξοικονομώντας το χρόνο επεξεργασίας μετά τη φωτογράφηση, ενώ η οθόνη LCD 3 ιντσών υψηλής ευκρίνειας υποστηρίζει δύο λειτουργίες ζωντανής προβολής καθώς και έξοδο video HDMI. Προστατευμένη από το περιβάλλον με σκληρό σώμα από κράμα μαγνησίου, η φωτογραφική μηχανή D3 αποτελεί σημείο αναφοράς για την επαγγελματική φωτογράφηση σκηνών δράσης.