D3X仍然采用EXPEED图像处理引擎，感光度范围ISO 100-1600，可扩至ISO 50-6400。连拍速度FX或5：4格式下5FPS，DX格式下7FPS。另外，Active D-Lighting功能设置中增加了“自动”和“超高”选项。相机还率先支持了手持摄影和三脚架摄影两种实时取景功能。D3X装载了***的51点自动对焦系统，同时相机拥有一个可视角为170度92万像素的3.0英寸液晶屏幕。作为旗舰机型，尼康D3X的最高快门速度为1/8000秒，快门寿命也达到了30万次。
D3X仍然使用EN-EL4a电池，但在设计上增强了节能水平，拍摄张数从D3的4300张提高到4400张。D3X的外观尺寸与D3完全一致，但由于感光元件内置AD转换功能，其重量为1220g，比D3轻20g。无论是是性能还是机身部件，尼康D3X都是专业摄影的必备之选。
