尼康D800的曝光模式包括：程序自动模式(P)，带柔性程序;快门优先自动模式(S);光圈优先自动模式(A);手动模式(M)。
尼康D800是一款全画幅单反数码相机，搭载了新的尼康FX格式CMOS图像传感器和专为尼康数码单镜反光相机设计的全新数码图像处理器EXPEED 3。该图像处理器可提供更快的处理速度和更佳的性能，相机还采用了3，630万有效像素，配合呈现锐利图像的尼克尔镜头使用，图像显示的分辨率可与中画幅数码相机匹敌。
尼康D800搭配了新的约91，000像素RGB感应器。当在画面中侦测到脸部信息以后，3D色彩矩阵测光III 根据脸部亮度进行曝光控制，使脸部即使在逆光条件下也可优化曝光。除此之外，相机充分利用令人难以置信的具有91，000像素的高分辨率测光感应器，能够极其细致地分析每一场景，为自动对焦、自动曝光、i-TTL闪光控制以及自动白平衡提供更精准的控制。
尼康D800得益于3，630万像素的图像传感器对信息的优化处理，D800录制的动画可呈现出色的高分辨率。相机支持1920×1080p/30fps的全高清动画录制，用户可根据录制条件选择基于FX的动画格式或基于DX的动画格式进行录制。基于FX的动画格式渲染出具有散焦效果的浅景深，而基于DX的动画格式在与广角镜头配合使用时，能够把拍摄主体拉得更近。
为满足专业摄影师的需求，尼康D800的标准感光度范围为ISO 100-6400，还可支持下至相当于ISO 50(Lo 1)，上至ISO 25600(Hi 2)的感光度，为拂晓前或黄昏时等低光照环境下拍摄静止图像以及动画摄制时，提供出众的图像和画质。另外，尼康D800取景器支持约100%*1的画面覆盖率和约0.7倍*2的放大率。