作为D5000的升级版本,D5100的性能升级算是比较大的了,因为它采用了一块像素达到1620万的APS-C CMOS感光元件,另外配合第二代EXPEED影像处理器的支持,D5100的成像表现有了较大的提升。特别在ISO感光度的表现上,在正常状态下为ISO 100-6400,而通过扩展,相机的最高感光度可达到HI2级别,即相当于ISO 25600。对于入门机型来说,这样的感光度范围已经非常给力了。在全新的影像处理器支持下,D5100的视频录影功能升级至FULL HD级别,可拍1080P/30FPS分辨率的全高清视频,并采用H.264格式。
其它方面,相机的快门速度为30-1/4000秒,支持B门。D5100的对焦系统依然在11点AF+1个十字对焦点。D5100机顶闪光灯的输出指数达到GN39,而且闪光快门同步速度可达到1/200秒。其实D5100改变比较大的是它的屏幕部分,因为它的屏幕尺寸升级至3英寸,像素更达到92万,并继续沿用了D5000身上实用的侧翻式屏幕设计,在LCD实时取景模式下取景会更方便。D5100的机身尺寸为128×97×79mm,净重约510g,相机采用的电池为EN-EL14锂电池(1030mAh),续航能力约为500张左右。