Le Nikon D4, dévoilé le 6 janvier 2012, remplace le Nikon D3s, mais pas le D3x qui reste, pour l'instant, au catalogue.
Le design, comme celui du D800, est l'oeuvre de Guigaro (Italdesign); il se rapproche fortement des formes du Canon 1dx. Ce design moins classique Nikon est cependant assez élégant, le boitier est plus léger et un peu moins volumineux que le D3.
Le Nikon D4 est un (le) reflex professionnel au format FX avec un nouveau capteur CMOS d'origine Nikon haute définition de 16,2 millions de pixels (large pixel de 7.3-micron), cadence de 11 vues par secondes, sensibilité de 100 à 12 800 ISO (plage extensible jusqu'à 204 800 ISO), traitement d'image EXPEED 3, une mesure matricielle couleur 3D III : capteur RVB 91 000 photosites avec détection des visages permanente, un viseur avec une couverture 100%, un double logement pour une carte CF ultra-rapides (UDMA 7) et une nouvelle carte XQD. La durée de vie de l'obturateur en composite Kevlar et fibres de carbone offre une durée de vie standard de 400 000 déclenchements.
Cet appareil démontre que la partie Photo est maintenant mature, par rapport au D3, si la sensibilité et le nombre de pixels du capteurs augmentent, il s'agit plus d'améliorations que de saut technologique.
Nikon par contre a intégré la vidéo à son boîtier amiral pour répondre à la demande et revenir sur un marché initié et dominé par la Canon 5D MarkII. Le Nikon D4 propose une fonction D-Movie format multizone qui permet d'enregistrer des vidéos Full HD (1080 p) aux formats FX et DX, ainsi qu'en recadrage Full HD (1920x1080) natif, la sortie HDMI en définition maximale sans compression vers les périphériques externes. Les boutons sont rétro-éclairés pour faciliter la prise de vue vidéo, il intègre également une entrée de microphone stéréo et une sortie audio pour casque externe qui permet de régler la partie audio de manière isolée avant et pendant l'enregistrement. Un réglage d'entrée ligne pour enregistreurs PCM linéaires est également fourni. Le D4 ayant des moteurs séparés pour l'obturateur et le diaphragme, il est maintenant possible de changer l'ouverture de ce dernier pendant le tournage.