Принципово нова 36.3 МП CMOS-матриця без низькочастотного оптичного фільтра забезпечує чудову деталізацію зображень. Вона відрізняється високою швидкістю зчитування даних, широким динамічним діапазоном і забезпечує чіткість зображень при великих значеннях чутливості.
Система обробки зображень EXPEED 4 забезпечує покращене промальовування зображень та чутливість ISO, а також дозволяє використовувати вищу частоту кадрів під час зйомки відеороликів.
51-точкова система АФ Multi-CAM 3500FX забезпечує перемикання між 9, 21 та 51-точковим покриттям кадру та зберігає чутливість аж до −2 EV (ISO 100, 20 °C). Удосконалення, характерні для цієї системи АФ, включають покращене блокування, вдосконалену функцію Збереження орієнтації та параметри обмежень режиму АФ. П'ятнадцять датчиків перехресного типу, що розташовані в центрі, сумісні з об'єктивами AF NIKKOR з максимальною світлосилою f/5.6 або вище, а 11 центральних точок фокусування працюють при світлосилі f/8.