SAマウントを使い、撮像面は20.7×13.8mm、撮影画角は35mm判換算でレンズの表記焦点距離の約1.7倍相当となる。有効約1029万画素は、約343万の画素位置に三層の受光部を持つという数え方である。最大の記録画像は2268×1512ピクセルであり、横×縦が約1000万画素となる画像を出力する仕様ではない。^{5公式 シグマSD9 仕様}

カメラ内の記録は12bitロスレス圧縮RAWのみで、付属のSIGMA Photo Proを使ってJPEGやTIFFへ変換する。HighのRAWは約8MB、Mediumは約4MB、Lowは約2MBで、CF Type I/IIとマイクロドライブに保存する。撮影後にPCで現像する作業までが、画像を利用するための基本的な流れだった。^{5公式 シグマSD9 仕様2プレス PC Watchシグマ、20万円の一眼レフデジタルカメラ「SD9」}

連写はHighで1.9コマ/秒・6コマ、Mediumで2.4コマ/秒・14コマ、Lowで2.5コマ/秒・30コマである。感度はISO100・200・400から選び、長秒側はISO100で15秒まで、ISO200・400では1秒までという制限を持つ。記録解像度や感度によって、撮影時に使える速度と時間が変わる構成だった。^{5公式 シグマSD9 仕様}

電源は二系統で、カメラの駆動系にはCR123Aを二本、デジタル系にはCR-V3を二本または単3形電池を四本入れる。本体は152×120×79mm、電池を除いて805gで、背面には1.8型約13万ドットの液晶を備えた。PC接続にはUSB 1.1とIEEE1394を用意している。^{2プレス PC Watchシグマ、20万円の一眼レフデジタルカメラ「SD9」5公式 シグマSD9 仕様}

SD9はデジタルSDシリーズの初代であり、同シリーズのデジタル先代はない。系譜を考える際の出発点は、デジタル機同士の更新ではなく、フィルム機へデジタルの構成を組み込んだ開発にある。^{4インタビュー デジカメ Watch写真業界 温故知新 第2回：内田亮さん}

発売期の専門媒体は、EOS D60、ニコンD100、FinePix S2 Proを解像チャートの比較対象にした。異なる撮像方式の機種を比較する際には、SD9の三層合計の画素数と、出力画像の画素数を同じ意味の数値として並べないことが前提となる。^{3レビュー DPReviewSigma SD9 Review}

Foveon X3は、シリコン内の深さによって色の吸収が異なる性質を利用する。受光部を三層に置き、各画素位置でRGBの情報を得るため、ベイヤー配列で行う色補間を省く設計である。色モアレを抑えるためのローパスフィルターも省き、レンズが捉える細部を生かす構成を採った。^{2プレス PC Watchシグマ、20万円の一眼レフデジタルカメラ「SD9」}

2019年のメーカー広報による説明では、フィルム一眼レフSA-9へデジタルの構成を組み込んで開発したことが、SD9という名前の由来である。ただし、SA-9と同じ大きさには収まらなかった。フィルム機を土台としながら、撮像素子、画像記録、二系統の電源を持つデジタル機へまとめた初代だった。^{4インタビュー デジカメ Watch写真業界 温故知新 第2回：内田亮さん}

スポーツファインダーでは実際に記録する範囲の外側も見えるため、動く被写体がフレームへ入る前に確認できる。レンズ交換時のほこりに対しては、マウント内側へダストプロテクターを置いた。独自の撮像素子だけでなく、フレームの周囲をどう見るか、撮像面をどう保護するかにも特徴を持つ構成だった。^{2プレス PC Watchシグマ、20万円の一眼レフデジタルカメラ「SD9」3レビュー DPReviewSigma SD9 Review}