有効1240万画素、23.7×15.7mmのDXセンサーを使うFマウント一眼レフである。ペンタプリズムファインダーの視野率は通常時約100％、クロップ時約97％となる。^{2公式 NikonD2Xs 使用説明書}

連写は全画素で約5コマ/秒、中央部の約680万画素を使うクロップ高速で約8コマ/秒を選べる。画面の範囲と画像サイズを保つ撮影、中央に範囲を絞って速度を上げる撮影を分けた構成である。^{3公式 Nikon USANikon introduces D2Xs professional digital SLR}

AFはマルチCAM2000の11点、測光は1005分割RGBを使う。D2XsではAF追従やロックオン時間の調整も改良し、連写の基本構成を保ちながら追う動作へ変更を加えた。^{2公式 NikonD2Xs 使用説明書3公式 Nikon USANikon introduces D2Xs professional digital SLR}

クロップ高速モードでは、撮影範囲外をファインダー内の液晶で半透過にする表示を採った。画面中央だけを記録する際に、その枠を視覚的に区別できる。最高約8コマ/秒という速度を新たに増やすより、既存の高速モードで何が写るかを確かめる方法を改善した。^{1プレス ITmediaニコン、1240万画素フラッグシップ D2Xs}

背面の2.5型液晶は視野角170度となり、米国発表では工場で各個体の色を調整すると説明した。撮影後の画像を確認する画面について、見る角度と色の調整に対応する更新だった。^{3公式 Nikon USANikon introduces D2Xs professional digital SLR}

電池は大容量のEN-EL4aへ変更した。メーカー独自の試験による最大撮影枚数は、D2Xの約2600枚から約3800枚へ増えた。撮像系を維持する一方、撮影を継続するための電源も改めた。^{1プレス ITmediaニコン、1240万画素フラッグシップ D2Xs}

画像の色設定では、Adobe RGBを三種類のカラーモードで使えるようにし、白黒のsRGBモードも追加した。撮影した画像をどの色空間や表現で記録するかについて、選択肢を増やしている。^{3公式 Nikon USANikon introduces D2Xs professional digital SLR}

画像真正性検証機能は、撮影後に画像が変更されたかどうかを別売ソフトで確認するための仕組みである。撮る際の画質設定だけでなく、記録した画像の変更の有無を後工程で扱う機能を用意した。^{3公式 Nikon USANikon introduces D2Xs professional digital SLR}

Camera Control Proでは、USBまたは別売のWT-2系を介し、PCからカメラを制御できる。画像転送と遠隔撮影を組み合わせ、撮影者が本体だけで操作する以外の運用を支える。画像の検証とともに、撮影後の管理や外部からの操作までを製品の機能に含めた。^{3公式 Nikon USANikon introduces D2Xs professional digital SLR}

非CPUレンズを使う場合は、焦点距離と開放F値を手動設定し、測光や絞り値表示などに利用できる。既存レンズの情報を撮影者が本体へ与えることで、そのレンズを使う操作を補助する仕組みである。^{2公式 NikonD2Xs 使用説明書}

D2Xsの改良は、クロップする範囲を見る表示、結果を確認する液晶、撮影枚数を支える電池、画像変更を確認するソフト連携へ分かれる。D2Xの高速・高画素という基本構成の周囲を整え、撮影現場と後工程の両方に向けた更新だった。^{3公式 Nikon USANikon introduces D2Xs professional digital SLR}