核心配置方面，D610依旧采用2426万像素全画幅传感器和EXPEED 3图像处理器。标准感光度范围ISO 100-6400，可扩展至ISO 50-25600，不过感光度调节步进仅保留1/3、1/2两档（D600有三档：分别是1/3、1/2、1）。0.7倍放大倍率、100%视野率光学取景器；39点对焦系统，中间9点为十字对焦点，内含7个F8对焦点，虽然D610的焦点数量很多，但都集中在画面中间一个狭长区域，间接限制了相机拍摄运动类题材的自由度。
相机采用双卡槽设计，支持SDXC/SDHC/SD内存卡（兼容UHS-I），可分别用于记录JPEG/RAW格式照片，或进行备份。经实际拍摄发现，D610分辨率全开时，单张RAW照片的文件大小大约在29.2MB左右，JPEG则在10.8MB左右。D610使用EN-EL15锂离子充电电池（1900mAh）供电，续航能力约900张。
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