Základním stavebním kamenem fotoaparátu Pentax K-1 je velký plnoformátový snímač s rozlišením 36,4 Mpx. Snímač postrádající AA filtr umožňuje dosažení hyper-realistických snímků s bohatou tonální škálou a mimořádně vysokým rozlišením. Snímač je bezpečně ukryt v prachotěsném těle kompaktní zrcadlovky. K dispozici je několik pokročilých technologií, které pomáhají produkovat špičkové výsledky v nejrůznějších náročných podmínkách.
Vylepšený systém Shake Reduction II operuje s pětiosou stabilizací, která je schopná snížit chvění fotoaparátu až o pět expozičních stupňů. SR II usnadňuje další pokročilé funkce, jako například simulaci AA filtru, jež účinně eliminuje moaré efekt bez potřeby AA filtru, a zároveň zvýšuje ostrost a celkovou kvalitu obrazu. Zodpovědnost za ostrý obraz má zaostřovací systém Safox 12 s 33 ostřícími body. Svou práci odvádí spolehlivě, a to i v těch nejnáročnějších fotografických situacích. Nově navržený optický hledáček vybavený pentaprismatickým hranolem poskytuje brilantní obraz po celé ploše takřka 100% zorného pole.
Pentax K-1 nabízí kromě dlouhého seznamu technologických pokroků, též řadu užitečných funkcí, jež činí ovládání fotoaparátu rychlým a intuitivním. Tím, co zaujme na první pohled, je flexibilní 3,2" LCD displej, který lze vyklopit horizontálně, vertikálně i diagonálně, takže je snadné fotografovat i v obtížných úhlech. Mezi další významné prvenství patří i Assist Light – malé bílé LED diody, které usnadňují ovládání fotoaparátu ve špatných světelných podmínkách, díky nímž je snadné měnit objektivy, paměťové karty a nastavit funkce.
Pentax K-1 je kompatibilní se všemi v současné době vyráběnými plnoformátovými objektivy. Nicméně stávající majitelé objektivů Pentax ocení možnost použití i starších (K, M, A, F, FA, FA-J) a APS-C objektivů (řada DA). Přímo ve fotoaparátu lze zvolit režim APS-C nebo Full Frame, a to bez ohledu na momentálně nasazeném objektivu. K dispozici je též režim „auto“, který sám detekuje typ objektivu a podle toho nastaví fotoaparát. Spolu se zrcadlovkou K-1 byly představeny dva nové objektivy: Širokoúhlý zoom HD Pentax-D FA 15–30 mm f/2,8 a kompaktní zoom HD Pentax-D FA 28–105 mm f/3,5–5,6.
