Présenté en août 2007, le Nikon D3 est dédié aux professionnels. Ce premier appareil photo Nikon au format full frame FX (23,9x36 mm) intègre un capteur CMOS ultra-sensible de 12,1 millions de pixels, avec une sensibilité étendue de 200 à 6400 ISO, conçu par Nikon et produit par un fondeur qui n'est pas Sony. Ce capteur autorise l'utilisation du format DX et même 5:4 (30 x 30 mm).
De plus, son obturateur en composite Kevlar/fibre de carbone et son processeur de traitement d'images EXPEED permettent une prise de vue à une vitesse de 9 vps (11 vps en mode Recadrage DX). Son système perfectionné de reconnaissance des scènes garantit une exposition parfaite, grâce également au système AF Nikon de nouvelle génération à 51 points, lequel offre une couverture étendue et une sensibilité élevée par faible luminosité. Des commandes paramétrables d'optimisation rationalisent le traitement intégré des images, ce qui permet un gain de temps en post-production. De plus, son moniteur ACL haute définition de 3 pouces (7,6 cm et 920 000 pixels) prend en charge 2 modes visée temps réel (LiveView )plus une sortie vidéo HDMI. Le boîtier résistant est en alliage de magnésium et fermé hermétiquement et de manière écologique, possède aussi un double slot pour cartes CompactFlash TM UDMA et reçoit la batterie EN-EL4a à l’autonomie améliorée. Enfin Le D3 peut recevoir un module WiFi (WT-4) et est compatible avec les GPS et l’authentification d’image. Toutes ces fonctions permettent à Nikon de proposer un seul boîtier en remplacement des D2Xs et D2Hs.
le D3 est lancé en novembre 2008 à environ 5000 €.

Nikon a annoncé en novembre 2008, le Nikon D3x, un nouveau reflex professionnel haute définition qui rejoint le catalogue en complément du D3 et qui vient concurrencer l'EOS 1Ds Mark III de Canon ou l'Alpha 900 de Sony qui possède le même capteur.
Ce nouveau boitier dispose en effet du capteur SONY plein format de 24,5 millions de pixels, une définition deux fois supérieure à celle de son ainé le D3, avec lequel il partage par ailleurs la quasi-totalité des caractéristiques.

En dévoilant le Nikon D3, le fabricant nippon avait surpris le monde de la photo en intégrant à son boitier haut de gamme un capteur de seulement 12,1 millions de pixels, une définition proche de celle proposée sur les boitiers d'entrée de gamme. Cette faible définition était néanmoins largement compensée par une capacité à photographier dans des sensibilités jamais atteintes jusqu'alors, pouvant grimper jusqu'à 6 400 ISO en natif et même jusqu'à 25 600 ISO en étendu.

Avec une définition doublée et des microsites par conséquent réduits de moitié, le Nikon D3x s'adresse à d'autres usages (studio, nature) et est quant à lui plus raisonnable avec une sensibilité s'étalant de 100 à 1600 ISO en natif et de 50 à 6400 en mode étendu. La cadence de prise de vue de 5 images par seconde est également légèrement réduite par rapport au D3. Le D3x génère tout de même des fichiers bruts (RAW) de 16 Mo permettant d'obtenir après développement des images TIFF 16 bits non compressées de 140 Mo chacune.

Pour le reste, le Nikon D3, D3s et le Nikon D3x partagent les mêmes spécifications, dont le système autofocus à 51 collimateurs ou l'écran VGA de 3 pouces.

Voici un rappel de ses principales spécifications :