K10Dはエントリー機K100Dの上位モデルで、*ist Dシリーズを継ぐKシリーズの初期モデルにあたる。製品企画室の畳家久志氏は、K100Dまではエントリー寄りのユーザーを想定していたが、K10Dで初めてラインアップを作り、徹底的に上位機を作る方針に転換したと語った。想定したのは40〜50代の写真愛好家で、プロユースより「何でも撮るアドバンストアマチュア」を重視したという。dpreviewはキヤノンEOS 30DやニコンD200のユーザーを狙う真剣な愛好家向け機と位置付け、ITmediaの西坂真人氏はEOS 30DやD200を脅かす仕様を低価格で実現したと評した。^{5インタビュー ITmedia NEWS躍進するペンタックスの意欲作 「K10D」の開発者に聞く（前編）}

有効画素数は610万画素から1020万画素になり、新開発の画像処理エンジンPRIMEと22bit A/Dコンバーターを採用した。ボディ内手ぶれ補正SRの効果はK100Dの約2〜3.5段分から約2.5〜4段分に広がった。AFはSAFOX VIIIの11点測距で中央9点がクロスセンサーとなり、連写はK100Dの毎秒2.8コマから3コマになった。ボディ72カ所のシーリングによる防塵防滴構造、約10万回の耐久を持つシャッター、CCDを振動させてゴミを落とすDR機構も備える。^{6公式 リコーイメージングK10D 特長 信頼性}ファインダーはガラスペンタプリズムになり、電池は単三形から専用リチウムイオン充電池に変わった。重量は本体のみで710gである。^{7プレス ASCII.jpペンタックス、1000万画素CCDを搭載した久々の中級機『PENTAX K10D』を発表}

操作面では、感度優先（Sv）とシャッター速度＆絞り優先（TAv）の露出モードと、JPEGとRAWを素早く切り替える専用RAWボタンを新設した。仕上がりのデフォルトはK100Dの「鮮やか」から「ナチュラル」に変わっている。発売後もファームウェアで機能が加わり、1.30では超音波モーター内蔵レンズ（SDM）に対応した。^{5インタビュー ITmedia NEWS躍進するペンタックスの意欲作 「K10D」の開発者に聞く（前編）8プレス デジカメWatchペンタックス、K10Dの最新ファームウェアを公開}

伊達淳一氏のレビューは、キヤノンEOS Kiss Digital X、ニコンD80、ソニーα100を比較対象とした。dpreviewはK10Dの利点として、他社にないSv/TAvモード、PEFとDNGの2種類のRAW、72カ所のシール、他のAPS-C機より優れたファインダーを挙げた。一方で、EOS 30DやD200にあるマグネシウムボディを持たない点を弱点としつつ、プラスチック外装は非常に堅牢と評している。ITmediaの西坂氏は、ボディ内手ぶれ補正を持つK10Dの登場で、α100が機能面で劣後したと見た。永山昌克氏は、ハイパープログラムやハイパーマニュアル、4種類のプログラムラインなど操作系の独自性を挙げている。^{9レビュー Digital Photography ReviewPentax K10D Review}

開発者インタビューで畳家氏は、1020万画素は1000万画素以上を求める声に応えたものだが、画素数だけで良いカメラになるという考えは否定した。22bit A/Dは、従来一般的だった12bit処理よりCCDのアナログ波形を細かくデジタル化し、多い情報量を処理回路へ渡すために採用した。画質では、ISO3200は世に出せるレベルに達していないとして見送り、カメラ内でノイズを無理に除去せず、素材として良いRAWを出す方針をとった。同氏はフィルムの粒状感と同じようにデジタルのノイズも表現手法として活用できると考えており、「画質革命。」のキャッチコピーにも、数値評価より仕上がった写真の表現力で優位を目指す狙いがあった。^{10インタビュー ITmedia NEWS躍進するペンタックスの意欲作 「K10D」の開発者に聞く（後編）}Sv/TAvモードは、デジタル一眼レフに「感度を自在に操る」発想を持ち込んだものである。^{5インタビュー ITmedia NEWS躍進するペンタックスの意欲作 「K10D」の開発者に聞く（前編）}

性能は取捨選択の結果として決まった。連写が秒3コマなのは、CCDの転送速度と2チャンネル読み出しという物理的制限による。さらに上げるにはCCDの4ch読み出し化などが必要になるため、中級機で本当に必要なものを選んでコスト配分を見直し、1/4,000秒と秒3コマにとどめたという。^{11インタビュー デジカメWatch【インタビュー】K10D開発者に聞く}防塵防滴は、バケツをひっくり返したような雨や台風の環境でも使えるレベルを目指したが、防塵防滴とA/D変換回路の大型化により、ボディのコンパクト化は困難と判断した。リチウムイオン充電池の採用は複雑な画像処理に安定した電力供給が要るためで、電圧向上によりAF速度も上がった。DR機構はSRの技術を応用してCCDを動かすものである。2世代目となったSRでは、CCDを動かすアクチュエータの出力を上げ、どの動きのパターンでも安定して効果が出るよう制御プログラムを改良した。サムスンとの協業では開発をペンタックスが主導し、メカや光学系はペンタックス独自である。^{10インタビュー ITmedia NEWS躍進するペンタックスの意欲作 「K10D」の開発者に聞く（後編）}

価格.comのレビューではボディの満足度が4.73点で、設定の分かりやすさとカスタマイズ性、CCDの色表現、バッテリーの持ちが評価される一方、大きく重い点、2.5型液晶の小ささ、高感度でのノイズが課題として挙がる。^{12レビュー 価格.comペンタックス PENTAX K10D ボディ レビュー評価・評判}クチコミ掲示板にはAFへの不満やCCDのゴミの報告があるが、発売から18年たっても現役で使うという声や、ペンタックスのサービス対応を評価する声もある。^{13掲示板 価格.com価格.com クチコミ掲示板「手放しました」}

発売時の専門媒体の評価は称賛一辺倒ではない。伊達淳一氏は透明感のある自然な仕上がりを評価しつつ、彩度が低めで高彩度フィルムを好む人にはインパクトが弱い点、オートホワイトバランスが黄色を積極的に抜き落ち葉の撮影で青みが強くなる点を挙げた。ミラー由来の像消失時間が長く体感的に機敏さに欠ける点、2つの電子ダイヤルの配置が下位機種と異なり操作に混乱を招く点も指摘し、DR機構があってもゴミが残ることが多いとした。^{14レビュー デジカメWatch伊達淳一のデジタルでいこう! ペンタックスK10D}永山昌克氏は、A3プリントにも耐える十分満足できる画質としつつ、「画質革命」はやや誇張と評し、マニュアルホワイトバランスを1つしか保存できない点を不満に挙げた。^{15レビュー ITmedia盛りだくさんの機能を使いこなせるか ペンタックス「K10D」}