Pentax K-5II S zaopatrzony został w nowo zaprojektowaną matrycę CMOS o wymiarach 23,6 x 15,8mm. Zapewnia ona bardzo szybki odczyt danych. W połączeniu z procesorem obrazowym PRIME II (PENTAX Real Image Engine) aparat, przy zastosowaniu 16,28 efektywnych megapikseli, dostarcza wysokiej rozdzielczości zdjęcia z szumem zredukowanym do minimum. Dodatkowo ta wersja jest pozbawiona dolnoprzepustowego filtra antyaliasingowego, dzięki temu umożliwia ona uzyskanie obrazów o jak największej rozdzielczości.

Lustrzanka K-5II S może pracować w zakresie czułości ISO100 do ISO12800 z możliwością rozszerzenia do ISO51200.

Pentax K-5II S pozwala na wykonanie serii 22 zdjęć w pełnej rozdzielczości (jpeg) z prędkością 7 klatek/sek. Dzięki tak dużej prędkości bez obaw będziemy w stanie uchwycić sekwencję poruszających się obiektów. Przy prędkości 2 kl./sek. możemy wykonać sekwencję zdjęć do zapełnienia karty pamięci.

Pentax K-5II S oferuje nowej generacji 11-punktowy system automatycznego ustawiania ostrości SAFOX IX+ (dziewięć punktów krzyżowych). Nowością jest wybór ustawienia priorytetu ostrości lub wyzwolenia migawki w trybie AF.S (pojedynczy) oraz pomiędzy priorytetem ostrości lub szybkości w trybie AF.C (ciągłym). Aparat posiada dodatkowo lampkę wspomagania AF, przydatną podczas zdjęć w gorszych warunkach oświetleniowych.

Korpus K-5II S to solidna i wytrzymała konstrukcja składająca się ze szkieletu wykonanego z walcowanej i nierdzewnej stali, usztywniającego konstrukcję i zapewniającego ochronę wszystkim elementom. Zewnętrzna obudowa to wytrzymały i lekki stop stali magnezowej. 77 uszczelek zabezpiecza aparat przed kurzem, wodą jak i umożliwia pracę przy temperaturze -10°C. Migawka pozwala na wykonywanie zdjęć z maksymalnym czasem 1/8000 s. a jej wytrzymałość to 100,000 wyzwoleń. K-5II S jest przykładem na to, iż aparat półprofesjonalny czy profesjonalny nie musi być kojarzony z dużym korpusem czy sporą wagą.

Celownik lustrzanki Pentax K-5II S to doskonałej jakości pryzmat oferujący 100% pole widzenia oraz powiększenie na poziomie 92%. Zastosowana matówka Natural-Bright-Matte III znajdzie idealne zastosowanie podczas ręcznego ustawiania ostrości.

Dzięki nowemu czujnikowi, tryb kontrastowego AF podczas zdjęć Live View działa szybko i precyzyjnie. Dodatkowo mamy do dyspozycji na wyświetlaczu LCD wyświetlanie wspomagającej siatki (3 rodzaje) w tym "złoty podział".

Aparat został wyposażony w system stabilizacji matrycy, o wydajności od 2,5 do 4 EV. Dodatkowo aparat posiada elektroniczny wskaźnik ułatwiający użytkownikowi precyzyjne wypoziomowanie aparatu. Systemu stabilizacji został zintegrowany z korpusem, niezależnie od zastosowanego obiektywu.

Wymienna optyka może znaleźć zastosowanie również podczas rejestracji klipów filmowych. Aparat K-5 rejestruje filmy w formacie 16:9, z maksymalną rozdzielczością Full HD 1920 x 1080 pikseli. Prędkość rejestracji to 25 kl./sek. Dodatkowo w trakcie nagrywania mamy możliwość płynnej regulacji przysłony.

Dedykowany przycisk do zdjęć niestandardowych (Custom Image) pozwala użytkownikowi na wybór jednego z 9 trybów ustawień przed wykonaniem zdjęcia. W każdym z nich dowolnie można zdefiniować generalną tonację zdjęcia, natężenie kolorów, kontrast oraz ostrość. W dowolnym momencie możemy dokonać podglądu zdjęcia (podgląd cyfrowy lub Live View) i sprawdzić, czy finalny efekt będzie odpowiadał naszym oczekiwaniom.