Принципово нова 36.3 МП CMOS-матриця без оптичного фільтра низьких частот забезпечує чудову деталізацію зображень. Вона відрізняється високою швидкістю зчитування даних, широким динамічним діапазоном, а також забезпечує чіткість зображень при великих значеннях чутливості.
Система обробки зображень EXpEED 4 забезпечує поліпшену промальовування зображень і чутливість ISO, а також дозволяє використовувати більш високу частоту кадрів при зйомці відеороликів.
51-точкова система АФ Multi-CAM 3500FX забезпечує перемикання між 9, 21 і 51-крапковим покриттям кадру і зберігає чутливість аж до − 2 EV (ISO 100, 20 ° C). Удосконалення, характерні для цієї системи АФ, включають поліпшену блокування, вдосконалену функцію Збереження по орієнтації і параметри обмежень режиму АФ. П'ятнадцять датчиків перехресного типу, розташованих в центрі, сумісні з об'єктивами AF NIKKOR з максимальною світлосилою f / 5.6 або вище, а 11 центральних точок фокусування працюють при світлосилі f / 8.
Nikon D810 — перша цифрова дзеркальна фотокамера, в якій діапазон чутливості починається зі значення 64 одиниці ISO, що дозволяє домогтися більш високої чіткості зображень. Можна знімати з чутливістю до 12 800 одиниць ISO або розширити діапазон чутливості — від 32 до 51 200 одиниць ISO (в еквіваленті).
Створення відеороликів стандарту Full HD (1080p) з частотою кадрів 50p / 60p. Під час відеозйомки можна використовувати весь діапазон значень чутливості ISO, починаючи з 64 одиниць ISO, а також керувати витримкою, діафрагмою і рівнями звуку.
Фотокамера Nikon D810 включається приблизно за 0.12 секунди, затримка спрацьовування затвора складає всього 52 мс. Затвор зі сплаву вуглецевого волокна і кевлара перевірений в циклі 200 000 спрацьовувань і дозволяє використовувати витримку в діапазоні від 1/8000 с до 30 с, з синхронізацією спалаху при витримці 1/250 с і довше.