　1月に開発発表を行っていた、同社デジタル一眼レフのフラグシップ機。既存「D4」をベースにAF性能や画質などを全面的に強化した。AFは「アドバンストマルチCAM3500FXオートフォーカスセンサーモジュール」に改良を加えアルゴリズムの強化もあわせて行うことで、追従性能を高め、さらにAFモードも新たに任意の1点とその上下左右4点をまとめた「グループエリアAF」を備えており、背景ヌケのない撮影を可能としている。

　撮像素子はFXフォーマット（36×23.9ミリ）有効1623万画素CMOSセンサーで、画像処理エンジンには「EXPEED 4」を組み合わせる。常用ISO感度はISO 100～ISO 25600で、感度拡張によってISO 50相当の減感、ISO 409600相当の増感も行える。オートホワイトバランスも精度の向上が図られており、より自然な肌色を再現するほか、無彩色の部分からプリセットデータを取得できる「スポットホワイトバランス」機能も用意されている。

　そのほかにもミラーショックによる振動をさらに抑制、ファインダーの像ブレを低減しているほか、撮影時に画素数をRAWの1/4にして記録する「RAWサイズS」記録モードの追加、背面液晶のカラーカスタマイズ機能、1000BASE-Tの有線LAN端子、1920×1080ピクセル 60p/50p対応のフルハイビジョン動画撮影機能など、プロのワークフローを支える多くの機能が追加されている。

　ファインダー視野率は100％、倍率約0.7倍（FXフォーマット、50mm f/1.4レンズ、∞、-1.0m-1時）。記録メディアはコンパクトフラッシュとXQDメモリーカードに対応したデュアルスロット構成となっている。背面液晶は3.2型（92万画素）、サイズは約160（幅）×156.5（高さ）×90.5（奥行き）ミリ、約1350グラム（バッテリーおよびメモリーカード含む）。