La D4 offre une combinaison imbattable d'une fréquence d'image allant jusqu'à 11 images par seconde, d'un capteur au format FX de 16,2 mégapixels et d'une sensibilité ISO extrêmement élevée (extensible jusqu'à 204 800, équivalent à ISO).
Le capteur d'image CMOS au format plein cadre FX a une plage ISO de 200 à 12 800 ou ISO 200 à Hi 4. De plus, l'appareil photo dispose d'un nettoyage de capteur intégré, de vidéos Full HD, d'un système AF Multi-Cam 3500FX avec 51 zones de mesure, d'un moteur de traitement d'image EXPEED, d'un mode silencieux et d'un mécanisme d'obturation très précis en matériau composite robuste en Kevlar/fibre de carbone. Une sortie HDMI et un port Ethernet (connecteur RJ-45) sont également présents.
