撮像素子は有効410万画素、23.3×15.5mmで、ニコンが独自開発したJFET方式のLBCASTを採用する。ニコンFマウントのレンズを使い、画角は35mm判で約1.5倍の焦点距離に相当する。ファインダーは視野率約100%、倍率約0.86倍で、電池やCFカードを除く本体重量は約1070gだった。^{2公式 ニコンD2H 使用説明書1プレス PC Watchニコン、自社製撮像素子を搭載したD2H 発表会}

発表時の連写性能は最高毎秒8コマで、RAWでは25枚、JPEGでは40枚の連続撮影を公表した。AFは11点のうち9点がクロスセンサーである。連写速度だけでなく、連続して記録できる枚数とAFの構成を揃え、スポーツや報道の撮影を受け持つ仕様だった。^{1プレス PC Watchニコン、自社製撮像素子を搭載したD2H 発表会}

D1Hの有効266万画素から410万画素へ増える一方、レリーズタイムラグはD1系の58msから37msへ短縮したと説明された。背面液晶も2型13万画素から2.5型約21万画素へ変更された。画像の記録と確認の両方に手を入れながら、シャッターを切る応答を速めている。^{1プレス PC Watchニコン、自社製撮像素子を搭載したD2H 発表会}

RAWとJPEGの同時記録が可能になり、接続はIEEE1394からUSB 2.0 Hi-Speedへ移った。電源にはEN-EL4リチウムイオン電池を採用し、充電器とともに本体へ同梱した。画像形式、転送、電源も含めて、D1系から構成を更新したモデルである。^{1プレス PC Watchニコン、自社製撮像素子を搭載したD2H 発表会}

LBCASTの高速化には、GとR/Bを分ける2チャンネルの読み出しを使った。回路の簡略化によって配線層数を減らし、レンズやローパスフィルターまで含めた適合も図ったという。撮像素子を単独で開発するだけでなく、カメラ全体の光学系と組み合わせる設計だった。^{1プレス PC Watchニコン、自社製撮像素子を搭載したD2H 発表会}

撮像素子の内製には供給面の理由もあった。ニコンは、外部調達の撮像素子で生じた機会損失を減らし、安定供給を図ることも目的だと説明している。高速化という撮影上の狙いと、必要な部品を確保するという製品供給上の狙いが重なっていた。^{1プレス PC Watchニコン、自社製撮像素子を搭載したD2H 発表会}

ホワイトバランスには新設の環境光センサーを使い、撮像素子と1005分割RGBセンサーを合わせて判断する構成を採った。さらにSB-800との組み合わせでi-TTLと発光色温度情報の伝達に対応する。周囲の光とフラッシュの光を扱うため、複数のセンサーや周辺機器から情報を得る方式である。^{2公式 ニコンD2H 使用説明書}

撮影後の送信には、別売の無線LANユニットWT-1を用意した。本体底部に取り付け、USB 2.0ケーブルでカメラと接続し、802.11bの無線LANを介してFTPサーバーへ画像を送る。設定はパソコンで行う仕組みだった。D2Hでは、現場で撮った画像を送信するところまでを専用アクセサリーで支えた。^{1プレス PC Watchニコン、自社製撮像素子を搭載したD2H 発表会}

本体にはマグネシウム製の防塵防滴構造を採り、シャッター耐用回数は15万回と公表した。素早い撮影と転送を支える一方、繰り返し撮影するプロ用機として、外装とシャッターにも対応する仕様を与えている。^{1プレス PC Watchニコン、自社製撮像素子を搭載したD2H 発表会}