D3と共通のボディを使い、高速・高感度撮影を担うD3に対して、高画素撮影を担うプロ向けFX機である。ニコンは特にスタジオのファッション・商品撮影、大判ポスターを対象として挙げた。中判デジタル相当の精細さと一眼レフの機動性を両立するという説明は、メーカーが示した開発と販売の狙いである。^{1公式 ニコンデジタル一眼レフカメラ ニコンD3Xの発売について}

このため、D3XをD3のすべての用途を引き継ぐ後継機とするのは適切ではない。共通する操作とボディの上で、撮像素子、感度、連写速度の配分を変え、撮影の目的に応じて選べる構成を作った製品だった。^{1公式 ニコンデジタル一眼レフカメラ ニコンD3Xの発売について3レビュー DPReviewNikon D3X In-depth Review}

D3の有効1210万画素に対して、D3Xは2450万画素へ増えた。35.9×24.0mmの新しいFX CMOSを搭載し、最大6048×4032ピクセルを記録する。常用感度はISO100～1600、拡張ではISO50～6400相当であり、D3の常用ISO200～6400とは、低感度側と高感度側への配分が異なる。^{1公式 ニコンデジタル一眼レフカメラ ニコンD3Xの発売について2レビュー デジカメWatch新製品レビュー ニコンD3X}

12bit時の公称連写速度は、FXと5:4で最高約5コマ/秒、DXで約7コマ/秒となる。AF-C、露出モードSまたはM、1/250秒以上、その他を初期設定にした条件であり、VR使用時などには低下する場合がある。D3のFX時最高9コマ/秒に対して、解像度を増やす一方で最高速度は下がった。^{1公式 ニコンデジタル一眼レフカメラ ニコンD3Xの発売について2レビュー デジカメWatch新製品レビュー ニコンD3X}

14bit RAWではさらに低速となり、専門媒体の試験ではFXで約2コマ/秒だった。これはカードや設定を含む実測であり、12bit時の公称約5コマ/秒とは記録条件が異なる。高画素を使う撮影でも、記録のビット数と連写の持ち方を合わせて選ぶ必要がある。^{3レビュー DPReviewNikon D3X In-depth Review}

一方、起動約0.12秒とレリーズラグ約0.04秒はD3同等の公称値である。いずれもCIPAガイドライン準拠で、ラグは12bit記録時の値となる。51点・中央15点クロスのMulti-CAM3500FX AFと、1005分割RGBセンサーによるシーン認識もD3から引き継いだ。^{1公式 ニコンデジタル一眼レフカメラ ニコンD3Xの発売について}

画像処理はEXPEEDの考え方に基づき新センサーへ最適化し、メーカーは色再現、階調、ノイズ処理を訴求した。アクティブD-ライティングにはオートと「より強め」を追加している。電池はD3と同じEN-EL4aを使い、CIPA撮影可能枚数は約4300枚から約4400枚となった。^{1公式 ニコンデジタル一眼レフカメラ ニコンD3Xの発売について2レビュー デジカメWatch新製品レビュー ニコンD3X}

当時の専門媒体は、キヤノンEOS-1Ds Mark IIIを最も直接的な競合に挙げた。D3Xが2450万画素、EOS-1Ds Mark IIIが2110万画素で、両機とも約5コマ/秒という組み合わせである。ソニーα900も解像度比較に用いられたが、価格とボディのクラスが異なるため、直接の競合とは分けて扱われた。^{3レビュー DPReviewNikon D3X In-depth Review}

ニコンは、D3発売後に寄せられた、さらに高画素を求める声を開発理由として明記した。スタジオのプロが必要とする解像度に加え、機動性と操作性も求められていたという。D3のボディを共通にしたことは、高解像度のために撮影システム全体を別のものへ移すのではなく、既存の一眼レフの扱いを生かす方針と結び付いている。^{1公式 ニコンデジタル一眼レフカメラ ニコンD3Xの発売について}

常用最低感度をISO100とした理由も、スタジオ用ストロボのセッティングに合わせるためと説明された。D3より低い側へ常用範囲を広げたのは、感度の数字を一律に改善するという話ではなく、具体的な撮影環境に応える判断だった。^{1公式 ニコンデジタル一眼レフカメラ ニコンD3Xの発売について}

外装、シャシー、ミラーボックスにはマグネシウム合金を使い、接合部をシールした。シャッターは実装状態で30万回の試験を通過したというメーカー値であり、寿命を保証する回数ではない。本体質量は電池、カード、キャップ類を除いて約1220gで、D3より20g軽くなった。^{1公式 ニコンデジタル一眼レフカメラ ニコンD3Xの発売について2レビュー デジカメWatch新製品レビュー ニコンD3X}

ライブビューは、手持ち用の位相差AFと、三脚用の任意位置コントラストAFを用意する。別売のCamera Control Pro 2とWT-4による遠隔撮影にも対応し、CFの二スロットでは順次記録、バックアップ、RAWとJPEGの分割、カード間コピーを選べた。構図とピントを詰める撮影からデータの保存まで、高解像度画像を扱う業務の選択肢を備えている。^{1公式 ニコンデジタル一眼レフカメラ ニコンD3Xの発売について}

複数の専門媒体は、低感度での精細な描写と、D3から継承した操作性・堅牢なボディを共通して評価した。一方、その解像度を生かすには良いレンズとぶれ対策が必要で、画像データ量も増えると指摘している。D3の高速・高感度用途とは得意分野を分けて捉える評価だった。^{3レビュー DPReviewNikon D3X In-depth Review}

2026年10月1日の価格.com集計は57件、満足度4.72であった。画質4.83、バッテリー4.84、ホールド感4.79に対し、携帯性は3.40である。後年の投稿を含む集計でも、画質とプロ用ボディの保持・電源が高く評価され、携帯性は相対的に低い値となっている。^{4レビュー 価格.comD3X ボディ レビュー評価・評判}