Nikon Z9 là một trong những máy ảnh mạnh mẽ nhất trên thị trường, có khả năng chụp liên tiếp lên đến 30 khung hình/giây ở định dạng JPEG hoặc 20 khung hình/giây với RAW. Máy hỗ trợ quay video 8K/30p và sẽ được cập nhật firmware trong tương lai để ghi hình 8K/60p ở định dạng RAW 12-bit. Đặc biệt, Z9 là một trong số ít máy ảnh hoàn toàn loại bỏ màn trập cơ học, nhờ vào tốc độ đọc dữ liệu cực nhanh của cảm biến mới.
Đây cũng là chiếc máy mirrorless đầu tiên của Nikon tích hợp hệ thống lấy nét 3D Tracking AF, kết hợp với công nghệ nhận diện chủ thể dựa trên máy học. Hệ thống lấy nét có thể nhận diện ba nhóm đối tượng: con người, động vật và phương tiện. Ở chế độ 'Auto', Z9 sẽ tự động phân tích khung hình để nhận diện chủ thể mà không cần người dùng chỉ định.
Về thiết kế, Z9 có kiểu dáng cầm nắm kép (dual-grip) tương tự các dòng DSLR cao cấp như Nikon D6, nhưng vẫn mang phong cách góc cạnh đặc trưng của dòng Z-series. Khi được lắp đầy đủ thẻ nhớ và pin, Z9 nhẹ hơn khoảng 8% so với D6 và có thể tích nhỏ hơn khoảng 20%. Máy được trang bị màn hình cảm ứng 2.1 triệu điểm ảnh có cơ chế lật linh hoạt theo cả chiều dọc và ngang, giúp dễ dàng chụp ở cả chế độ chân dung lẫn phong cảnh.