主要な対象は報道・スポーツのプロである。ただし、FXの導入をDXの廃止や一律の置き換えと捉えるのは適切ではない。開発本部長の風見一之は、D3をFXの、D300をDXのそれぞれのフラッグシップと説明し、ニコンはDXのカメラとレンズも開発・販売を続ける方針を示していた。撮像範囲の異なる二つの系統を並行して展開する位置付けだったのである。^{3インタビュー デジカメWatchFXフォーマットは高感度画質のために}

D3自身もDXレンズを装着すると撮像範囲を自動で切り替える機能を備えた。その場合の画素数は510万画素となるため、FX時の全画素をそのまま使えるわけではない。それでも、既存のDXレンズを利用するための仕組みを、新しいFXボディの側に残していた。^{2プレス デジカメWatchフルサイズCMOSを搭載したフラッグシップ機D3}

D2Xsからの変化の中心は、DXセンサーから36×23.9mm・有効1210万画素のFX CMOSへ移ったことである。常用感度はD2XsのISO100～800に対してISO200～6400となり、拡張設定ではISO100～25600相当を選べる。画素数の大きさだけで説明する更新ではなく、使える感度域を広げることが重要な柱となっていた。^{2プレス デジカメWatchフルサイズCMOSを搭載したフラッグシップ機D3}

連写速度はFXの撮像範囲で約9コマ/秒、DXクロップ時には最大約11コマ/秒である。最大値の11コマ/秒は全画素での連写を意味しない。AFはD2Xsの11点から51点へ増え、うち15点をクロスセンサーとした。撮像範囲の拡大とともに、連写と測距の仕組みも更新した構成である。^{2プレス デジカメWatchフルサイズCMOSを搭載したフラッグシップ機D3}

業務で繰り返し使う機材としての更新も大きい。シャッターユニットの耐用回数は15万回から30万回へ増え、CFカードのスロットは2基となった。記録先を順次切り替えるだけでなく、バックアップ、RAWとJPEGの分割記録、カード間のコピーが可能であり、二つのスロットを撮影後のデータ管理に応じて使い分けられた。^{2プレス デジカメWatchフルサイズCMOSを搭載したフラッグシップ機D3}

背面には3型約92万画素のモニターを備え、D2Xsにはなかったライブビューも搭載した。高感度と連写だけでなく、撮影時の構図確認や記録の扱いまで含めて、フラッグシップの撮影環境を改めた機種だった。^{2プレス デジカメWatchフルサイズCMOSを搭載したフラッグシップ機D3}

報道・スポーツという対象が重なる直接の競合として、当時の専門媒体はキヤノンEOS-1D Mark IIIを挙げている。D3はFX・有効1210万画素で約9コマ/秒、EOS-1D Mark IIIはAPS-H・有効約1010万画素で約10コマ/秒という組み合わせであった。両機は撮像範囲も画素数も異なり、連写速度の数字だけを同じ条件の比較として読むことはできない。^{4レビュー Photography BlogNikon D3 Review Ease of Use}

なぜFXを選んだのかについて、風見はセンサーの大きさを開発の出発点にはしなかったと説明している。先にあったのは、報道写真家が求める高感度・低ノイズの画質であり、それを実現する手段としてFXが選ばれた。D3の大型センサーは、メーカーの説明に沿えば、高感度撮影という具体的な要求から導かれたものだった。^{3インタビュー デジカメWatchFXフォーマットは高感度画質のために}

有効1210万画素という仕様にも、その考え方がつながっている。D2世代では高解像度のXと高速撮影のHが担っていた要求を、D3では一台で満たす。そのバランスとして画素数を決めたというのが、風見の説明である。常用ISO6400とFX時約9コマ/秒は別々の見どころであると同時に、解像度と速度を一台にまとめる企画の両面でもあった。^{3インタビュー デジカメWatchFXフォーマットは高感度画質のために}

撮影前の場面認識には、1005分割センサーが得る色と明るさの情報を使うシーン認識システムを導入した。外観はジュジャーロ・デザインが担当し、外観カバー、シャーシー、ミラーボックスにはマグネシウム合金を採用、防塵防滴構造とした。画像処理や場面認識の更新と、現場で使うボディの構成を合わせて進めていた。^{5公式 Nikon USAD3 米国発表資料2プレス デジカメWatchフルサイズCMOSを搭載したフラッグシップ機D3}

発売期の専門媒体のレビューでは、高感度での低ノイズ画質と、撮影時の速い応答が共通した長所として挙げられた。これはメーカーが開発理由として説明した高感度と高速性に対応する評価である。D3はFXの初採用機としてだけでなく、その撮像面積を高感度撮影に生かし、撮影の速さと組み合わせた機種として評価された。^{6レビュー DPReviewNikon D3 In-depth Review}