SD15はシグマSAバヨネットマウントを採用する一眼レフで、撮像素子には有効約1,406万画素（2,652×1,768×3層）のFoveon X3ダイレクトイメージセンサーを使う。3層を合わせて数える有効画素数とは異なり、記録画素数は464万画素である。^{5レビュー デジカメWatch新製品レビュー：シグマSD15}2026年9月時点で、シグマ公式サイトでの生産状況は「生産完了」となっている。^{6公式 シグマSD15 仕様}

発売時の専門媒体は、SD15を静止画撮影に必要な機能へ絞り込んだシンプルな機種と位置付けた。モードダイヤルはプログラムAE、絞り優先AE、シャッター優先AE、マニュアル露出の四つだけで、この簡素な操作系はSD14から受け継いだものである。^{5レビュー デジカメWatch新製品レビュー：シグマSD15}動画撮影やライブビューといった当時の一眼レフに一般的な機能も持たず、ITmediaのレビューはこれを「シンプルでストイック」と表現した。^{1レビュー ITmedia NEWSシンプルでストイックなデジタル一眼レフ――シグマ「SD15」}

画像処理エンジンは新開発の「TRUE II」（Three-layer Responsive Ultimate Engine II）に刷新され、画質と処理速度の向上が図られた。液晶モニターは約15万ドットの2.5型から約46万ドットの3型になった。測光には新開発の77分割AEセンサーを採用し、バッファメモリーを2倍にしてRAWの連続撮影可能枚数を21コマに増やしている。オートブラケットの枚数は3枚から5枚に増え、操作系には「QS」（クイックセット）ボタンが加わった。本体はSD14より約20g軽い約680g（電池を含まず）である。^{7プレス デジカメWatchシグマ、"TRUE II"搭載のデジタル一眼レフカメラ「SD15」}

記録メディアはCompactFlashからSD/SDHCカードに変わり、バッテリーはSD14と共通のBP-21をそのまま使える。^{8プレス デジカメWatch写真で見るシグマ「SD15」（β機）}一方で、SD14が備えていた4,608×3,072ピクセルの高解像度補間JPEGモードは廃止された。現像ソフト上では、5,280×3,520ピクセルへの拡大ができるとされる。^{5レビュー デジカメWatch新製品レビュー：シグマSD15}

SD15のFoveon X3センサーは20.7×13.8mmで、キヤノンやニコンのAPS-C機のセンサーよりわずかに小さい。^{5レビュー デジカメWatch新製品レビュー：シグマSD15}

SD15は2008年のフォトキナで最初に披露されたが、正式な開発発表はそれから1年以上後の2010年2月22日だった。シグマはこの発表とあわせて、米国のカメラ見本市PMA2010にSD15を出品した。この時点でも発売日と価格は決まっていなかった。^{9プレス Digital Photography ReviewSigma re-introduces SD15 digital SLR}同年3月の「CP+2010」での展示を経て、発売日が6月25日に決まった。^{2プレス デジカメWatchシグマ、Foveon X3センサー搭載の「SD15」を6月25日に発売}

価格.comのレビューでは、40件のレビューによる総合満足度が4.78点とカテゴリ平均の4.58点を上回り、星5つの評価が8割強を占める。ただし項目別に見ると評価ははっきり分かれる。画質は4.84点とカテゴリ平均を上回る一方、AFは2.97点と平均の4.30点を大きく下回り、機能性、バッテリー、使いやすさもいずれも平均を下回った。^{10レビュー 価格.comシグマ SD15 ボディ レビュー評価・評判}

専門媒体の評価もこの傾向と重なる。国内外の専門媒体は価格.comのレビューと同じく、Foveon X3センサーによる色再現と解像力の高さを共通して評価した。一方で課題として共通して挙がったのは、AFが遅く、とくに遠くの被写体や暗い場所で迷いやすいことと、高感度撮影でノイズが目立つことである。デジカメWatchのレビューは、ISO800からシャドー部に大きくカラーノイズが出るとした。^{5レビュー デジカメWatch新製品レビュー：シグマSD15}英国と豪州の媒体は連写が3コマ/秒にとどまる点も挙げた。バッテリーの持ちの悪さは価格.comのレビューと英国の媒体の双方が指摘しており、英国の媒体は実際に撮影できる枚数を約170コマとしている。^{11レビュー デジカメinfoシグマSD15は条件のよい場所では素晴らしい画質}