Poręczna lustrzanka dla zawodowych fotografów, której nieduży i lekki korpus formatu DX mieści przełomowe rozwiązania techniczne zaczerpnięte z modelu D3 i zapewnia równie wysoki poziom wydajności. Matryca CMOS w formacie DX o wysokiej rozdzielczości 12.3 mln pikseli tworzy pliki zdjęć nadające się niemal do wszystkich zastosowań. Jej ważnym uzupełnieniem jest duża szybkość rejestrowania zdjęć seryjnych wynosząca 6 kl./s (maks. 8 kl./s przy zastosowaniu dostępnego osobno wielofunkcyjnego pojemnika na baterie). Model D300 cechuje się błyskawiczną gotowością do fotografowania, szybkim reagowaniem na polecenia użytkownika i wyjątkową elastycznością, spełniając z powodzeniem wymagania najróżniejszych zadań fotograficznych. Aparat D300 uruchamia sie w ciągu zaledwie 0.13 s, a jego opóźnienie migawki jest niemal niezauważalne, ponieważ wynosi tylko 45 ms. W aparacie D300 zastosowano samoczyszczącą matrycę, która za pomocą drgań o wysokiej częstotliwości usuwa drobiny kurzu z powierzchni swojego optycznego filtra dolnoprzepustowego. Aparat oferuje szeroki zakrese czułości od ISO 200 do 3200 wraz z dodatkowymi ustawieniami Lo 1 (odpowiednik ISO 100) i Hi (odpowiednik ISO 6400). Dokładność odwzorowania obrazu zwiększa również system rozpoznawania scenerii, którego działanie jest oparte na słynnym 1005-pikselowym czujniku RGB, zmodyfikowanym pod kątem rozpoznawania kształtu i położenia obiektu przed wykonaniem zdjęcia. Pomaga on także nowemu, 51-polowemu systemowi autofokusa w śledzeniu obiektów na podstawie ich koloru, a ponadto wpływa korzystnie na precyzję ustawiania ekspozycji i balansu bieli. Aparat D300 pozwala również korzystać z trybu podglądu na żywo, w którym obraz z obiektywu jest widoczny na ekranie monitora LCD, z dwoma ustawieniami dostosowanymi do fotografowania ze statywem i bez niego. Autofokus jest dostępny w przypadku obu ustawień podglądu na żywo. W modelu zastosowano mechanizm przetwarzania obrazu EXPEED, dzięki któremu aparat oferuje możliwość rejestrowania i obróbki danych zdjęciowych o wysokiej rozdzielczości. Mechanizm EXPEED zastosowany w modelu D300 składa sie z 14-bitowego konwertera analogowocyfrowego i 16-bitowego układu przetwarzania obrazu. Oba maja wpływ na uzyskiwane efekty, które są zbieżne z powszechnie znanym stylem firmy Nikon, charakteryzującym się bogactwem wiernie reprodukowanych barw, płynnymi przejściami tonalnymi odcieni skóry i wyjątkową szczegółowością obrazu. W aparacie D300 wszystko jest podporządkowane wysokiej rozdzielczości obrazu. Od 3-calowego monitora LCD o rozdzielczości VGA i kącie oglądania wynoszącym 170 stopni, aż po złącze HDMI przeznaczone do wyświetlaczy HD, model D300 jest przystosowany do przyszłego standardu odtwarzania i obróbki obrazu. Elementy sterowania aparatu D300 podporządkowano łatwości obsługi, a dodatkowo zastosowano czytelny górny panel LCD i ekran informacyjny na tylnym monitorze LCD. Kolory tego ekranu mogą się zmieniać w zależności od panujących warunków oświetlenia. Dzięki całkowicie intuicyjnemu, 8-kierunkowemu wybierakowi wielofunkcyjnemu wybieranie któregokolwiek z 51 punktów ostrości jest niezwykle proste. Solidny i trwały korpus aparatu jest wykonany ze stopu magnezu, a migawka została przetestowana pod kątem dokładności działania przez 150 tys. cykli. Model D300 cechuje sie ponadto dużą odpornością na kurz i wodę.