Nikon D300S využíva 12,3 megapixelový snímač prispôsobený k životu a nahrávaniu videa. Jeho rozmery sú 23,6 x 15,8 mm - DX formátu, a celkový počet obrazových bodov - 13,1 milióna. Konvertor pre malý obrázok je 1,5 x. Má automatický čistiaci systém, ktorý sa účinne stará o čistotu matice. D300S umožňuje použitie citlivosti od ISO 200 až ISO 3200, môžeme využiť zvýšenú citlivosť ISO 100 a ISO 6400 V prípade snímok uložených vo formáte RAW umožňuje zvoliť 12 - alebo 14-bit nahrávania. Za ďalšie spracovanie obrazu EXPEED je zodpovedný procesor.