La Nikon D750 logra un nivel de calidad de imagen que ninguna de las otras marcas pueden lograr. Su nuevo diseño de sensor de imagen CMOS de 24.3 MP en formato FX se combina con el procesador de imágenes EXPEED 4 para una velocidad de cuadro rápida, bajo ruido, un amplio alcance de ISO desde 100 hasta 12,800 (expandible hasta un ISO de 51,200), videos Full HD con definición mejorada y reducción de ruidos con sensibilidad ISO alta; mínimos muarésé, bordes dentados y colores falsos además del rendimiento de— enfoque automático hasta -3EV de Nikon.
Utiliza el mismo enfoque automático y la misma tecnología de medición que la cámara D4S y el poderoso sistema AF de 51 puntos, con 15 sensores de tipo cruz y la medición de la Matriz de Color 3D III con un sensor de RGB de 91,000 píxeles de la cámara D810.