Im August 2007 stellte Nikon mit der D3 die erste digitale Nikon mit einem Sensor in der Größe 36 mm × 24 mm vor. Diese von Nikon „FX“ getaufte Sensorgröße entspricht der des analogen Kleinbildfilms. Dies bedeutete eine Abkehr vom bisherigen Standpunkt Nikons zu den Vollformat-Sensoren. Nikon vertrat bisher die Ansicht, dass kleinere Sensoren im DX-Format (24 mm × 16 mm) mehr Vorteile als Nachteile in der Digitalfotografie hätten. Der Vollformatsensor mit seinem im Verhältnis zur Auflösung größeren Pixelpitch (Abstand der einzelnen Fotopixel auf dem Sensor) erreicht eine bessere Bildqualität, weil die Lichtmenge, die auf die einzelnen Pixel trifft, erhöht ist, womit die kameraeigene Signalverstärkung geringer ausfallen kann. Dies führt im Ergebnis zu geringerem Bildrauschen. Im Dezember 2008 stellte das Unternehmen die Nikon D3X mit 24,5 Megapixeln vor, die eine doppelt so hohe Auflösung wie die D3 hat und vor allem Studio- und Landschaftsfotografen ansprechen soll. Neuere FX-Modelle von Nikon tragen die Bezeichnungen D610, D750, D810, D5 und Df.