La D3X redefine la fotografía SLR de alta resolución tanto en el estudio como en exteriores. El sensor CMOS de formato FX de 24,5 megapíxeles proporciona archivos de imagen con un nivel de detalle y una gradación tonal sobresalientes y cuenta con un rango ISO de 100 a 1600. El obturador compuesto de fibra de carbono y Kevlar y el sistema de procesamiento de imágenes EXPEED permiten capturar imágenes hasta a 5 fps (7 fps en el modo de recorte DX). El avanzado sistema de reconocimiento de escena logra una exposición superior y es compatible con el elogiado sistema AF de 51 puntos de Nikon, que ofrece una amplia cobertura y puntos que se pueden seleccionar individualmente. Los controles de imagen seleccionables agilizan el procesamiento de imágenes en la propia cámara, lo que reduce el tiempo de postproducción. La pantalla LCD de alta definición de 3 pulgadas es compatible con dos modos Live View y cuenta además con una salida de vídeo HDMI. Asimismo, se encuentra protegido por un cuerpo robusto hermético de aleación de magnesio.