Le Nikon D780 est un appareil photo reflex numérique plein format équipé d'un capteur CMOS rétroéclairé de 24,5 millions de pixels et d'un processeur d'image EXPEED 6. Il dispose d'un système autofocus à 51 points avec des algorithmes avancés pour une mise au point rapide et précise. Le D780 offre également une plage de sensibilité ISO allant jusqu'à 51 200 (extensible jusqu'à 204 800) pour des images nettes dans des conditions de faible luminosité. Il peut également capturer des images en rafale à une vitesse allant jusqu'à 7 images par seconde en utilisant la visée optique et jusqu'à 12 images par seconde en utilisant la visée électronique. Le D780 est également capable d'enregistrer des vidéos en 4K UHD jusqu'à 30 images par seconde, ainsi que des vidéos Full HD en ralenti à 120 images par seconde. Il dispose également d'un écran tactile inclinable de 3,2 pouces, d'une connectivité Wi-Fi et Bluetooth intégrée, et d'une compatibilité avec les objectifs NIKKOR existants.