尼康D810采用和上代相同的感光元件,规格为35mm全画幅3630万像素的CMOS,不过在此之上有小幅改进,使得这块CMOS现在能够接受更多光信号,标准感光度范围提升到ISO 64-12800,扩展感光范围则为ISO 32-51200,相比D800/D800E的ISO 100-6400有着近一档的提升。新的D810采用了已经在D4S/D5300上使用的EXPEED 4图像处理器,相较于EXPEED 3在处理速度上有着30%的提升,连拍速度相比D800/D800E有着小幅的提升,随之对焦系统也与D4S相同,加入了群组区域对焦模式。而在其他方面D810相较于上代D800/D800E都有着小幅的进化:重新设计了机身模具,小幅调整了按键形状和位置并调整了手柄轮廓,提升手感;原先的OVF光学取景器叠加了OLED液晶显示,在维持更为靠谱的光学取景器的同时增加了信息显示功能;同为3.2英寸的640x480液晶屏加入了白光像素,总像素由92升级到123万;新的快门组件减少了机器震动和时间滞后,可用“电子前帘”功能,在此模式下快门速度可达到1/2000秒,并加入了静音连拍模式;加入对小尺寸RAW文件格式的支持,可将最大分辨率照片以1/4分辨率规格存储,文件大小减少为1/2;而在视频拍摄方面还是维持了1080P的最高规格。