Matryca, którą zastosowano w modelu K-1 zapewnia takie samo pole obrazowania jak analogowe aparaty 35 mm oraz pozwala uzyskać zachwycający efekt bokeh (rozogniskowanego tła). Dodatkowym atutem aparatu jest udoskonalona 5-osiowa stabilizacja obrazu Shake Reduction, która skutecznie zapobiega drganiom. Na tym mechanizmie opiera się także rewolucyjny system obrazu, który pozwala badać każdy piksel oddzielnie i uzyskać bardzo wysoką rozdzielczość.

Pentax K-1 wyposażono w ruchomy, obracany w pionie i poziomie ekran LCD, lampę asystującą, która usprawnia pracę w trudnych warunkach oświetleniowych oraz wizjer optyczny o niemal 100% pokryciu kadru. Dzięki zastosowaniu funkcji Crop aparat jest kompatybilny zarówno ze starszymi obiektywami analogowymi jak i tymi najnowszymi z bagnetem K.

Najwyższa jakość obrazu i doskonała gradacja kolorów uzyskiwana dzięki 36,4 efektywnym Mpx
Pozbawiona filtra AA matryca zapewnia ostre i szczegółowe odwzorowanie obrazu, a w połączeniu z nową generacją procesora PRIME IV oraz 14-bitowym zapisem zdjęć w formacie RAW umożliwia wykorzystanie w pełni rozdzielczości 36,4 efektywnych Mpx. Pozwala również na wykonywanie zdjęć w czułości aż do ISO 204800 przy jednoczesnej eliminacji szumów.
5–osiowa stabilizacja obrazu w korpusie aparatu gwarantuje współpracę z szeroką gamą obiektywów.

Stabilizacja obrazu
K-1 wyposażono w nowoczesny 5-osiowy, kompatybilny ze wszystkimi wymiennymi obiektywami, system stabilizacji obrazu SRII (Shake Reduction II). Pozwala to na efektywniejszą minimalizację efektu drgań wywołanych przechylaniem aparatu (dotyczy głównie fotografii makro) i tych, które powstały podczas realizacji ujęć i skuteczniej niż w przypadku gdy stabilizacja znajduje się w obiektywie. 5-osiowy system SR II kompensuje drgania na poziomie 5 kroków wartości ekspozycji. Nawet podczas wykonywania zdjęć panoramicznych, system wykrywa automatycznie położenie aparatu i kontroluje drgania powstałe podczas ujęć.

Technologia PixelShift Resolution z nową funkcją korekcji ruchu
System Pixel Shift Resolution to najnowsza technologia Pentax bazującą na przesunięciu sensora. W porównaniu do klasycznej metody Bayera, rozwiązanie Pentax pozwala na uzyskanie pełnej informacji RGB dla każdego piksela. Gwarantuje to wyjątkowo wysoką jakość fotografii i jeszcze większą szczegółowość w odwzorowaniu detali. System wyposażono również w funkcję korekcji ruchu, która podczas zdjęć seryjnych automatycznie wykrywa poruszający się obiekt, a podczas przetwarzania obrazu minimalizuje efekt poruszenia.

Symulator filtra AA
Dzięki mikroskopijnym drganiom matrycy symulator filtra AA (antyaliasingowego) zmniejsza efekt mory tak samo efektywnie jak standardowy filtr AA. Co więcej, pozwala użytkownikowi na samodzielny wybór poziomu redukcji lub całkowite wyłączenie tej funkcji.

Pentax K-1

Kompatybilne obiektywy: mocowanie K-, KA-, KAF-, KAF2- i KAF3-; obiektywy z mocowaniem wkręcanym (poprzez adapter); obiektywy systemu 645- i 67 (poprzez adapter). Niektóre funkcje mogą być niedostępne z wybranymi obiektywami.

Ruchomy wyświetlacz LCD
Na tylnej części obudowy K-1 umieszczono ruchomy wyświetlacz LCD, który można uchylić i obrócić o około 44 stopni w pionie i 35 stopni w poziomie. Wykonany z hartowanego szkła ekran o przekątnej 3,2 cala wyświetla obraz o rozdzielczości 1,037,000 punktów (w proporcjach 3:2). Zastosowanie konstrukcji air-gapless pozwoliło na minimalizację efektu odblasków. Dodatkowym ułatwieniem jest również możliwość szybkiego dopasowania jasności wyświetlacza.

Nowy system SAFOX 12 z 33 punktami AF
Pentax K-1 wyposażono w udoskonalony moduł AF SAFOX 12. 33 Punkty AF zostały rozmieszczone w taki sposób by pokryć całe pole obrazowania (25 punktów krzyżowych zostało umieszczonych w centrum kadru). Dzięki temu zapewniają efektywną pracę przy użyciu obiektywów o dużej wartości przysłony. W połączeniu z technologią analizy sceny w czasie rzeczywistym system AF umożliwia uzyskanie znacznie lepszych efektów podczas fotografowania obiektów znajdujących się w ruchu.

Udoskonalony system PENTAX Real-Time Scene Analysis (analizy sceny w czasie rzeczywistym)
Dzięki połączeniu z nowym procesorem obrazu PRIME IV, zaawansowana technologia analizy sceny w pełnoklatkowym modelu K-1 pozwala na bardzo dobre odwzorowanie kolorów i optymalizuje ustawienia ekspozycji. Zastosowanie algorytmu „sztucznej inteligencji” sprawia, że aparat jest w stanie dopasować odpowiednie ustawienia, nawet w trudnych warunkach.

Wizjer optyczny o niemal 100 procentowym pokryciu kadru
Zaprojektowany specjalnie do pracy z nową pełnoklatkową matrycą 35mm optyczny wizjer zapewnia niemal 100 procentowe pokrycie kadru i powiększenie około 0,7x. Natomiast matówka Natural Bright Matt II pozwala na sprawną pracę z użyciem manualnego ustawiania ostrości.

Tryb zdjęć seryjnych z szybkością 4,4 kl/s
Nową migawkę stworzono z myślą o pełnoklatkowej matrycy. Jej mechanizm zapewnia wysoką precyzję pracy lustra i zapobiega jego drganiom. System szybkiej transmisji danych pozwala na zapis 17 klatek w formacie RAW (bądź 70 zdjęć w formacie JPEG w najwyższej jakości) w pojedynczej sekwencji z maksymalną szybkością 4,4 kl/s.