*Použitý obrazový snímač CMOS formátu APS-C („DX") má rozměry 23,5 × 15,6 mm a 24,1 milionu efektivních pixelů. Poměr stran obrazu je 3:2, maximální rozlišení obrazu je 6000 × 4000 px. Procesor je Expeed 3. Pořizovat je možno nekomprimované obrazové soubory RAW a snímky ve formátu JPEG s výběrem ze tří kvalitativních úrovní, jemné, normální a základní. Pořízené snímky a videoklipy je možno ukládat na paměťové karty SD, SDHC i SDXC.

Ozvučené video formátu MPEG-4/H.264 má maximum Full HD/1920 × 1080 px s možností použít různé snímkové frekvence (60, 50, 30, 25, 24 obr./s). Použít je možno také nastavení 1280 × 720 px á 60, nebo 50 obr./s, nebo 640 × 424 px á 30, nebo 25 obr./s. Samozřejmostí je samostatné tlačítko pro zahájení a ukončení snímání. Pro video je k dispozici funkce autofokusu 3D sledování pohyblivých objektů s nepřetržitým zaostřováním (AF-F). Videosekvence lze upravovat v průběhu záznamu. Mikrofon je stereofonní, reproduktor monofonní.

Pro potenciální zákazníky je zajímavé, že D5200 používá systém automatického zaostřování, snímač měření expozice a systém detekce motivu jako D7000. Autofokus má senzor multi-Cam 4800DX se 39 zaostřovacími body, přičemž 9 snímačů je křížového typu. RGB snímač měření expozice s rozlišením 2016 pixelů je propojen se systémem detekce motivu, který expozici optimalizuje. Autofocus pracuje jak na principu detekce kontrastu, tak i fázové detekce a nabízí všechny režimy a funkce jako předešlý model zrcadlovky včetně detekce tváří v záběru, nechybí ani pomocné osvětlení autofokusu. A samozřejmě je možno také zaostřovat ručně.

*Měření expozice může být vícebodové, vyvážené na střed a bodové. Expozici lze kompenzovat v rozsahu ±5 EV, k dispozici je funkce automatických řad snímků s posunem nastavení, a to AE Bracketing a WB Bracketing. Citlivost ISO má základní rozsah 100-6400, v rozšířeném režimu lze nastavit až hodnotu 25 600. Pro vyvážení bílé barvy je připraveno 12 režimů, možné je i ruční vyvážení, ale přímé nastavení barevné teploty ne. K dispozici je funkce HDR - zobrazování s vysokým dynamickým rozsahem, umožňující získat snímky vysoce kontrastních scén pomocí kombinace dvou snímků zachycených při jednom stisku spouště, a Active D-Lighting pro optimalizaci snímků a zachování detailů v jasných i tmavých oblastech obrazu, a to i když se snímaný objekt pohybuje.

*Kompaktní optický TTL hledáček využívá zrcadlový systém, poskytuje 95% zobrazení záběru a zvětšení obrazu 0,78×. Barevný displej typu TFT LCD má délku úhlopříčky 3 palce (asi 7,6 cm) a rozlišení 921 tisíc obrazových bodů a je umístěn na výklopném a otočném panelu s kloubem na levé straně těla.
Fotografovat je možno s využitím plně automatického režimu, na výběr je 16 scénických programů, ale samozřejmě také pružný programový automatický režim, program s prioritou času (1/4000-30 s), program s prioritou clony a režim s ručním nastavením všech parametrů expozice. Souvislé snímání má rychlost až 5 obr./s. Na výběr je sedm digitálních efektů, Selektivní barva, Miniatura, High-key a Low-key, Silueta, Barevná skica a Noční vidění, které lze použít pro snímky i videosekvence.

Pro připojení k počítači slouží rozhraní USB 2.0, pro připojení k HDTV výstup mini HDMI typu C. Dokoupit je možno adaptér WU-1a pro bezdrátové „mobilní" přenášení snímků z fotoaparátu do inteligentních zařízení Apple nebo Android, což usnadňuje a urychluje jejich sdílení s přáteli pomocí sociálních sítí a e-mailu a také ovládat fotoaparát pomocí chytrého zařízení.

Také je možno dokoupit bezdrátový dálkový přijímač WR-R10, bezdrátový dálkový vysílač WR-T10, které umožňují ovládat vzdáleně klíčové funkce fotoaparátu, nebo dálkovou spoušť ML-L3, anebo GPS jednotku GP-1 pro příjem a zaznamenání zeměpisných souřadnic u pořizovaných snímků. Jako základní zdroj energie slouží dobíjecí lithium-iontová baterie EN-EL14. Fotoaparát má rozměry 129 × 98 × 78 mm a i s baterií váží 555 g.