Новинка оборудована 24,3-мегапиксельной КМОП-матрицей FX (35,9x24 мм) и процессором обработки изображений Expeed 3. Производитель утверждает, что фотоаппарат позволяет получать изображения с высочайшей детализацией, мягкими градациями цвета и низким уровнем шума при высоких значениях чувствительности ISO в любых положениях — от сверхширокоугольных до сверхтелескопических. Режим серийной съёмки «Тихий затвор» идеально подходит для фотографирования диких животных благодаря существенному снижению шума от работы механизма возврата зеркала фотокамеры.

Фотоаппарат использует 39-точечную систему автофокусировки с модулем АФ-датчика Multi-CAM4800. Модель D610 совместима с объективами с комбинированной светосилой до f/8, что в сочетании с чувствительностью до -2 EV позволяет делать резкие снимки даже при свете полной луны.

Nikon применила улучшенную систему распознавания сюжетов, в которой используется датчик RGB Nikon с разрешением в 2016 пикселей, обеспечивающий высочайшую точность при оценке любых сюжетов. Предусмотрены разнообразные встроенные средства художественной обработки и режим съёмки с расширенным динамическим диапазоном (HDR).

Камера наделена высококачественным видоискателем с практически стопроцентным покрытием кадра и 0,7-кратным увеличением, 3,2-дюймовым дисплеем, двумя разъёмами для SD-карт, интерфейсами USB 2.0 и HDMI.

Диапазон выдержек равен 1/4000–30 с, светочувствительность — ISO 100–6400 (расширяется до ISO 50–25600). Поддерживается запись видео с разрешением 1920x1080 (30, 25, 24 к/с) и 1280x720 точек (60, 50, 30, 25 к/с). Устройство весит 850 г с аккумулятором, размеры — 141x113x82 мм.

Цена модели Nikon D610 составит 2000 долларов без оптики или 2600 долларов с объективом 24-85mm F3.5-4.5.