De D4 biedt een onverslaanbare combinatie van een beeldsnelheid tot 11 beelden per seconde, een FX-formaat sensor met 16,2 megapixels en een uitzonderlijk hoge ISO-gevoeligheid (uitbreidbaar tot 204.800, vergelijkbaar met ISO).
De CMOS-beeldsensor in full-frame FX heeft een ISO-instelling van 200 tot 12.800 of ISO 200 tot Hi 4. Daarnaast beschikt de camera over een geïntegreerde sensorreiniging, Full HD-video's, een AF-systeem Multi-Cam 3500FX met 51 meetvelden, een beeldverwerkingsengine EXPEED, een stille modus en een zeer nauwkeurige sluitermechanisme van robuust Kevlar/koolstofvezelcomposiet. HDMI-uitgang en Ethernet (RJ-45-aansluiting) zijn ook aanwezig.
