Lényeges tulajdonságok a 23.7 mm x 15.7 mm-es (APS-C) CMOS érzékelő 16.3 megapixeles effektív felbontással, a 100.000 expozícióra tervezett zárszerkezet, és a cserélhető mattüveg. Ezeket rejti és védi a 77 ponton szigetelt, időjárásálló, -10oC-ig ellenálló, magnézium ötvözet váz. A 100%-os lefedettség jellemezte keresőt vagy a 3”–os nagy betekintési szögű, 921.000 képpontos LCD kijelzőt használhatjuk képeink megszerkesztéséhez.

A K-5 a PRIME II jelfeldolgozó processzornak köszönhetően 7 kép/másodperces sorozatkészítési sebességre képes 8 RAW és 22 JPEG kép erejéig. A szenzor érzékenysége 1/3-ad Fé lépésekben állítható ISO 100-tól 1280-ig. Alsó határa 80-ra, felső határa 51.600-ra (!) terjeszthető ki. Ez a legmagasabb érzékenység eleddig, amit egy APS-C méretű érzékelővel szerelt fényképezőgép magáénak mondhat. A Pentax K-5 képeinek minőségi kivitelezését 77 szegmenses fénymérés, 11 pontos automatikus élességállítás és szenzor stabilizátor segíti. Expozíciókorrekciót végezhetünk +/- 3 blendeértékig, 1/3-ad blendeértékenként. Nem hiányozhat a gép tudástárából a széles dinamikai tartományt lefedő témák fényképezéséhez használható HDR-funkció sem, mely továbbfejlesztett változatban került a Pentax legújabb DSLR vázába. Videót 1920x1080-as maximális felbontással rögzíthetünk, mely MJPEG formátumban kerül elmentésre a vázhoz csatlakoztatható SD vagy SDHC memóriakártyára.