Значительное внимание проектировщики уделили функции видеосъемки. Видеоролики в формате Full HD (1080p) можно снимать с частотой 30, 25 и 24 к/с, а видеоролики в формате 720p — с частотой 60, 50 и 25 к/с. Максимальная длина видеоролика составляет около 29 минут 59 секунд. Система записи звука D800 включает вход для внешнего стереомикрофона и выход для наушников, что позволяет контролировать звук в ходе съемки. Также предусмотрен линейный вход для линейных записывающих систем PCM. Камера оснащена сквозным выходом HDMI: D800 позволяет в режиме live view выводить несжатый видеосигнал на внешние записывающие устройства и мониторы для профессионального видеомонтажа.

Интересной особенностью стали специальные органы управления для режима live view. Так, моторизованной диафрагмой можно управлять с помощью специальных кнопок, расположенных на передней стороне фотокамеры. Система индексации позволяет помечать важные кадры непосредственно во время съемки, чтобы их было проще найти во время монтажа.

В улучшенной системе распознавания сюжетов Nikon используется новый датчик RGB с разрешением в 91000 пикселей. Он способен распознавать человеческие лица и анализировать цветовую гамму и освещенность сюжета. По словам производителя, за счет этого повышается точность автофокусировки, настройки экспозиции и управления вспышкой i-TTL. В камере используется система автофокусировки Nikon Multi-CAM 3500FX — такая же, как в новейшей флагманской фотокамере Nikon — D4.

Камера готова к съемке приблизительно через 0,12 с после включения. Задержка спуска затвора составляет всего около 0,042 с, а скорость непрерывной съемки приблизительно равна 4 к/с (до 6 к/с в формате DX с батарейным блоком MB-D12).

Аппарат оснащен монитором размером 3,2 дюйма, разрешение которого равно 921 тыс. точек, и оптическим видоискателем (покрытие 100% кадра, увеличение х0,7). Есть двухосный электронный виртуальный горизонт.

Затвор, обеспечивающий выдержку от 1/8000 до 30 секунд, снабжен интеллектуальным монитором самодиагностики и впервые в истории оснащен системой снижения энергопотребления в длительные периоды работы в поднятом положении, например во время видеосъемки. Гарантированное количество циклов срабатывания — 200000.

Одного заряда литиево-ионной аккумуляторной батареи EN-EL15 камере хватает, чтобы сделать приблизительно 850 фотографий или вести видеосъемку в течение 60 минут. В качестве сменных носителей используются карты CF (UDMA 7) и SD (SDXC и UHS-1). Для подключения к ПК служит интерфейс USB 3.0.

Камера получилась компактной и легкой. Ее габариты равны 146 x 123 x 81,5 мм, масса (с батареей и картой памяти) — около 1 кг. При этом она снабжена надежной защитой от влаги и пыли.

Впервые в отрасли одновременно с основной моделью D800 выпускается особая модификация — Nikon D800E, позволяющая добиться максимальной четкости снимков, она позволяет получить максимальную детализацию снимков. В ней используется оптический фильтр без фильтра сглаживания. Это делает Nikon D800E идеальным инструментом для фотографов, у которых есть возможность настолько точно контролировать условия съемки, что они могут справиться с повышенным риском возникновения муара и неверной цветопередачи. За исключением оптического фильтра, все прочие функции и возможности этой модификации такие же, как у D800.