Nikon D90 jest lustrzanką przeznaczoną dla zaawansowanych fotografów. Wyposażony jest w matrycę typu CMOS wielkości 23,6 x 15,8 mm i rozdzielczości 12,3 miliona pikseli. Duża głębia koloru zapewnia bardzo dokładne odwzorowanie kolorów, a wysoki ekwiwalent czułości matrycy ułatwia pracę w trudnych warunkach oświetleniowych.

Czuły 11-punktowy AF z możliwością wyboru aktywnego punktu zapewnia bardzo dobrą dynamikę ustawiania ostrości. Kompensacja zarówno światła zastanego jak i światła błyskowego pozwala w pełni panować nad jakością obrazu nawet przy wykorzystaniu automatyk aparatu.

Aparat jest gotowy do fotografowania już po 0,15 s, zaś opóźnienie wyzwolenia migawki wynosi 65 ms, co zapewnia szybkość działania. Dzięki bardzo krótkim czasom otwarcia migawki i zdjęciom seryjnym z prędkością do 4,5 klatki na sekundę można fotografować nawet dynamiczne sceny.

Monitor o przekątnej 3 cale i rozdzielczości VGA (920 tys. pikseli) pozwala na dokładną wstępną ocenę jakości wykonanych zdjęć, a w połączeniu z podglądem na żywo umożliwia też wykorzystanie monitora do ich komponowania. Możliwość obsługi GPS oraz wprowadzenia tekstu pozwoli na opisywanie zdjęć wykonywanych w plenerze, zwłaszcza w trakcie dłuższych wyjazdów.

Nowatorska funkcja D-Movie pozwala rejestrować filmy w formacie AVI z prędkością 24 klatek na sekundę w rozdzielczościach: 1280 x 720 pikseli (HD Ready) lub 640 x 424 piksele lub 320 x 216 pikseli. Duża matryca aparatu (w porównaniu z matrycami typowych kamer amatorskich) i wysoka czułość zapewniają wyjątkową jakość obrazu. Wyjście HDMI pozwoli skorzystać z każdego systemu video, by przejrzeć czy zaprezentować swoje zdjęcia lub ujęcia wideo.

Nowością jest również rozbudowane menu retuszu, które udostępnia bogatą paletę efektów fotograficznych, m.in. „rybie oko”, korekta zniekształceń i prostowanie. Oryginalne zdjęcie pozostaje niezmienione, a model D90 szybko i w prosty sposób tworzy jego duplikat, który można edytować i poprawiać za pomocą aparatu.