尼康D800搭载前所未见的FX格式3630万像素CMOS传感器，绝对算的上是135规格数码相机里的一个里程碑。此外，它还搭载了目前最强大的Multi-Cam 3500改良型对焦系统、全新的91000像素矩阵测光系统以及EXPEED 3影像处理器，整机实力非同小可。D800的感光度标准范围是ISO 100-6400，但也支持扩展至ISO 100（Lo-1）和ISO 25600（Hi-2）。
除此之外，D800在外形设计上线条比D700更加柔和，体积146x123x82mm，重量900g。使用了3.2英寸92万像素的广视角液晶屏，光学取景器视野率也是100%。D800还首次使用了USB 3.0接口，可以更高速的解决数据传输问题。存储方面则未能支持最新的XQD卡，仍使用CF和SD卡作为存储介质。 在视频拍摄方面，D800支持1080/30p/24p或者720/60/30p的高清视频拍摄，并且通过H.264/MPEG-4 AVC格式保存。同样，在视频拍摄时D800也可以选择FX模式，或者选用DX模式来获得1.5X的焦距扩展。
