1.新的尼康FX格式CMOS图像传感器，支持令人难以置信的从ISO 50至 ISO 204800的宽广感光度范围
D4搭载了尼康研发的全新尼康FX格式CMOS图像传感器 (画像尺寸 36.0 × 23.9 mm)，有效像素达到1,620万，性能卓越，即使在各种难以置信的低照明条件下也可实现出色的分辨率和画质。较之D3S，D4虽然像素数有所提高，但在数据读出速度方面却有所提升。标准感光度范围从ISO 100 到ISO 12800， 同时还可支持低至ISO 50、高至ISO 204800的扩展感光度，帮助拍摄者实现各种照明条件下的有效拍摄，而无需担心牺牲画质。
2.具有出色、快速处理能力的全新数码图像处理器EXPEED 3
D4内置的全新数码图像处理器EXPEED 3，可实现更佳的图像品质、为真实生动地再现色彩提供更快的处理速度，以及更宽广的动态范围和丰富的色调表现。利用其先进的降噪性能，在低照明环境下拍摄，可有效抑制噪点，获得清晰度高、锐利的图像。低噪点处理性能也是特别为低亮度环境下记录动画时保持鲜明、清晰的轮廓而设计的。EXPEED 3可对各种任务进行快速处理，并且低功耗，极大地支持了相机的省电设计。
3. 具有91,000像素 RGB 感应器的更精确的高级场景识别系统
D4搭载了高级场景识别系统，支持使用光学取景器取景时的脸部识别功能*。当使用自动区域AF模式时，新的RGB感应器（约91,000像素）在识别脸部时将更频繁地从脸部获取对焦信息。 当在画面中侦测到脸部以后，3D色彩矩阵测光III 会根据脸部亮度进行曝光控制，使脸部即使在逆光条件下也可优化曝光。除此之外，具有约91,000像素的高分辨率测光感应器还能够极细致地分析每一场景，为自动对焦、自动曝光、i-TTL闪光控制以及自动白平衡提供更精确的管控。*在取景器中不显示是否识别到脸部的信息。
4.具有51个对焦点更快速、更准确的自动对焦
D4内置51个对焦点的AF系统，利用新的高级Multi-CAM 3500FX自动对焦感应器模块，在低照明条件下也能更快速、更准确地自动对焦。
位于取景器中央的15个十字形感应器可侦测水平和垂直方向的相位差。与任何最大光圈为f/5.6或以上的镜头配合使用时，所有的51个对焦点均能发挥其强大的作用，特别是十字形感应器的性能更能发挥到极致。 与所有的AF尼克尔镜头配合使用时，即使照明条件低至−2 EV近乎人眼透过取景器查看的极限(ISO 100, 20°C)，也可快速获得准确的焦点。当使用最小光圈为f/8 的镜头时，11个对焦点（中央5个，两侧各3个）能够发挥全部作用。也就是说，当使用尼克尔超远摄镜头配合增距镜(2.0倍)，即使组合后的光圈值达到f/8，也能非常准确地获取焦点。
另外，采用的新算法可实现更快的AF触发，这在拍摄诸如运动场景等需要更准确、更锐利地捕捉决定性瞬间时，显得尤为重要。同时，新的高速AF系统还支持FX格式下AF和AE跟踪时，约10幅/秒*的高速连拍。 *基于CIPA 标准。测定值的拍摄条件：AF-C自动对焦模式，[S] 或 [M] 曝光模式，快门速度为1/250 s 或更高，其他设定为默认值。
5.多区域模式全高清动画提供3种影像区域选项
为了能让用户像拍摄静止图像那样顺畅地启动或停止动画记录，动画记录按钮被精心地设计在靠近快门释放按钮的位置。全高清动画记录支持1920 × 1080尺寸和30fps的拍摄速度，并采用了H.264/MPEG-4 AVC压缩记录方式。记录时间可长达29分59秒*1。图像感应器的感光度范围从ISO 200开始，可扩展至相当于静止图像拍摄的ISO 204800。
D4的全高清动画记录方式可从3种影像区域模式中选择其中的一种：基于FX的动画格式*2，基于DX的动画格式，或1920 × 1080; 30 fps/25 fps/24 fps的裁切格式。基于FX的动画格式，可充分利用大型图像感应器的优势，强调令人愉悦的虚化效果。 当使用DX格式镜头时，相机会自动选择基于DX的动画格式，可将现有镜头的焦距加以延伸。如果您希望获得更强烈的远摄效果，1920 × 1080 裁切格式可提供画角的约2.7倍裁切，并带来出色的视频品质和细节，可获得1080p全高清动画。3种影像区域选项可针对特殊场景选择适宜的动画格式，并通过结合尼克尔系列镜头产品的使用，使影像表达更加灵活。
D4配备了可支持立体声录音的外置麦克风接口，还具备外置立体声耳机接口，便于在录制动画时检查声音。
*1 根据画幅的尺寸/帧频和动画品质设定，可以拍摄20分钟.
*2 无论选择哪一种格式，记录的动画的宽高比均为16: 9。 记录尺寸/帧频为640 × 424 /30 fps 或 640 × 424 /25 fps 时，宽高比为3 : 2。
6.从最初的设置到拍摄后的图像传送，实现顺畅的工作流程
使用D4相机使整个摄影工作流程速度变得更快。约0.12秒*1的启动时间，约0.042秒*1的释放时滞，实现超凡的高速响应。相机支持新一代高速XQD存储卡，即使在RAW格式*2下以10 fps的帧频拍摄，也可连拍最多约100张。同时，相机还搭载了双存储卡插槽，分别支持XQD存储卡和CF存储卡，以便更加顺畅地处理图像。当使用支持超高速USB (USB 3.0)*3的XQD读卡器时，可让专业摄影师以更快的速度传送图像，提高工作效率。
*1 基于CIPA标准
*2 当使用索尼H系列 (QD-H16G, QD-H32) 的XQD存储卡拍摄12位 NEF (RAW)压缩图像时（基于尼康测试标准）
*3 索尼MRW-E80 (基于索尼测试标准)
7.可轻松地与相机连接的全新无线传输器WT-5（另购）
D4配备了以太网端口，具有有线局域网连接功能。同时，它还支持新型WT-5（另购），一种简便地可与相机连接的无线传输器，可通过无线网络*快速传送图像。此外，D4还为专业摄影师配备了支持高效率工作流程的多个新功能，包括允许用户在图像上追加IPTC（国际新闻电信理事会）信息。
由于新型WT-5是由相机供电，所以其尺寸变得更为紧凑。除了IEEE802.11a/b/g 标准，WT-5还支持新的IEEE 802.11n(1 × 1) 标准，使数据的传送速度达到WT-4的两倍。相机的HTTP服务器模式，可通过PC或智能手机中的网络浏览器，显示保存在存储卡上的图像列表，实现基本相机控制、即时取景、动画记录等功能。同时，利用同步释放模式还可将D4当作控制主机来使用（只有当使用WT-5时），实现最多10台相机的同步快门释放（均为D4相机，分别配有各自的WT-5）。 *也可使用无线传输器WT-4。
D4的其它功能和特点：
・快门具有极强的耐久性，通过了约40万次的耐久测试。
・机身采用镁合金材料，结实耐用，具有极高的防尘防水性能。
・使用O型圈和密封设计，使相机更具防尘防水性。
・为即时取景拍摄设计的超静音（宁静）快门释放模式，几乎完全消除了反光镜和快门操作时的噪音。
・具有定时拍摄功能，相机以指定的时间间隔记录定时动画，并且可以正常播放速度的24至36,000倍的速度进行回放。
・横向拍摄（风景）和纵向拍摄（人像）时的优化操作
・按钮的背光照明增加了昏暗环境下的操作可视性
・高性能取景器利用玻璃五棱镜，实现约100%的画面覆盖率（FX格式下）和约0.7倍的放大率
・静止图像有四种影像区域可供选择—FX (36 × 24), 5:4 (30 × 24), 1.2× (30 × 20), DX (24 × 16)—由取景器指示器显示当前的影像区域格式
・约921,000画点、宽视角、3.2英寸、强化玻璃LCD显示屏，玻璃和面板的一体性降低了内反射
・显示屏和取景器上的虚拟水平仪显示相机的侧向倾斜（旋转）和前后倾斜的程度。
・白平衡可以10K增量进行调整，即时取景模式下可分别指定拍摄（图像）的白平衡和显示屏显示的白平衡。
8.Capture NX 2软件的2.3版，实现更快的处理速度
为了配合D4的发布，尼康在近期推出了尼康图像编辑软件Capture NX 2的最新试用版和免费升级。最新版本为Capture NX 2的2.3版本。除了提供图像编辑功能，使用户能以直观的操作达到预期的效果，还采用了更快的图像处理算法以提高处理速度。并且，新增对64位操作系统的原生兼容性，可实现更流畅自然的操作。
轴承尺寸
轴承尺寸对照表
尼康D4评测