作為D5000的升級版本，D5100的性能升級算是比較大的了，因?yàn)樗捎昧艘粔K像素達(dá)到1620萬的APS-C CMOS感光元件，另外配合第二代EXPEED影像處理器的支持，D5100的成像表現(xiàn)有了較大的提升。特別在ISO感光度的表現(xiàn)上，在正常狀態(tài)下為ISO 100-6400，而通過擴(kuò)展，相機(jī)的最高感光度可達(dá)到HI2級別，即相當(dāng)于ISO 25600。對于入門機(jī)型來說，這樣的感光度范圍已經(jīng)非常給力了。在全新的影像處理器支持下，D5100的視頻錄影功能升級至FULL HD級別，可拍1080P/30FPS分辨率的全高清視頻，并采用H.264格式。
其它方面，相機(jī)的快門速度為30-1/4000秒，支持B門。D5100的對焦系統(tǒng)依然在11點(diǎn)AF+1個十字對焦點(diǎn)。D5100機(jī)頂閃光燈的輸出指數(shù)達(dá)到GN39，而且閃光快門同步速度可達(dá)到1/200秒。其實(shí)D5100改變比較大的是它的屏幕部分，因?yàn)樗钠聊怀叽缟壷?英寸，像素更達(dá)到92萬，并繼續(xù)沿用了D5000身上實(shí)用的側(cè)翻式屏幕設(shè)計，在LCD實(shí)時取景模式下取景會更方便。D5100的機(jī)身尺寸為128×97×79mm，凈重約510g，相機(jī)采用的電池為EN-EL14鋰電池（1030mAh），續(xù)航能力約為500張左右。
