尼康D780采用了一枚拥有2450万像素传感器的全画幅背照式CMOS，51点自动对焦系统支持面部及眼部自动对焦，通过采用EXPEED 6影像处理器和约18万像素RGB感应器，改进场景识别系统，可以对场景和拍摄对象进行更精细的分析，并通过3D跟踪技术增强对运动的跟踪功能。D780也是尼康的一款采用焦平面相位侦测自动对焦的数码单反相机。复合自动对焦系统会根据环境和条件在焦平面相位侦测自动对焦和对比侦测自动对焦之间自动切换，水平和垂直方向覆盖约90％的画面范围，并具有273个对焦点。使相机可以轻松地对焦于画面边缘的拍摄对象。D780还支持眼部侦测自动对焦，让摄影师可以更专注于构图。

该相机不仅可以录制全画面4K 超高清 / 30p视频，还可以录制全高清 / 120p视频。此外，可以使用10位HDMI输出的复合对数伽玛（HLG）标准来录制高动态范围（HDR）视频，从而产生具有丰富色调和层次的精美视频，忠实地再现高对比度场景中的细节，录制后无需进行色彩分级。

在取景器拍摄和即时取景拍摄时，D780支持约7幅/秒的高速连拍。此外，可以在宽泛的快门速度（从最快1/8000s到900s）范围内进行曝光。除了有效地捕捉快速移动的主体之外，将1/8000s的快门速度与快速镜头提供的最大光圈相结合，即使在耀眼的强光照条件下，也可以捕捉令人满意的人像。可用的最慢快门速度为900s，适合天文摄影和其他长时间曝光。

相机采用一体化结构，顶部和后盖采用镁合金材质，使相机具有坚固性和耐用性，并且重量轻。通过精心设计的按钮和控制器的位置，帮助您稳定握持。节能设计支持一次充电可拍摄约2,260张照片。此外，可翻折显示屏约8cm(约3.2英寸)、约235.9万画点的LCD触摸屏，方便操作。