Фотокамера Pentax K-3 побудована на базі APS-C CMOS датчика власної розробки, без низькочастотного фільтра, що згладжує і дозволом 24,4 Мп. Матриця фотокамери Pentax K-3 оснащена системою компенсації вібрацій в 4,5 ступенів по типу "зсув матриці". Автофокусіровкчная система використовує базі 27-точковий автофокус і просунуту систему заміру з використанням процесора PrimeIII. Камера підтримує 2 карти пам'яті стандарту SD (SDHC, SDXC), USB 3.0, відеозйомку у форматі FullHD (1920x1080 / 60). Швидкість серійної зйомки Pentax K-3 становить 8,3 кадру в секунду.