K-5 to najnowsze dzieło firmy Pentax. Aparat wyposażono w matrycę CMOS formatu APS-C o rozdzielczości 16.1 miliona pikseli, procesor obrazu PRIME II, duży 3-calowy wyświetlacz LCD (921 000 punktów) z podglądem obrazu na żywo, system czyszczenia matrycy DR II (Dust Removal II), wydajną stabilizację drgań Shake Reduction. Aparat posiada wysoką czułość ISO od 100 do 12800 oraz w trybie rozszerzonym od 51200 ISO. Dodatkowym atutem jest możliwość rejestracji filmów HD 1920 x 1080p. Metalowy korpus K-5 perfekcyjnie zabezpieczono przed wodą i zanieczyszczeniami. Aparat bez problemu wytrzymuje temperaturę do -10 stopni C.
W K-5 wykorzystano nową matrycę CMOS APS-C SAFOX IX+ z 11-punktami AF (w tym dziewięcioma krzyżowymi), . Rozdzielczość przetwornika wynosi aż 16.1 miliona pikseli. Za obróbkę obrazu i video odpowiada wydajny procesor PRIME II (Pentax Real Image Engine II). Zapewnia on bardzo szybkie przetwarzanie sygnału z matrycy, wierne oddanie kolorów oraz szeroką rozpiętość tonalną zdjęć. Nowością jest rozbudowany tryb HDR (High Dynamic Range) w którym aparat pozwala na wykonanie trzech zdjęć tej samej sceny i składa je w zdjęcie o ekstremalnie wysokiej dynamice tonalnej. W K-5 doskonale przedstawia się zakres dostępnych ekwiwalentów czułości, który wynosi nominalnie od 100 do 12800 ISO, z opcją podwyższenia aż do 51200 ISO. Dzięki nowemu układowi obróbki sygnału aparat charakteryzuje się niezwykle niskim poziomem szumów.
Tradycyjnie dla nowoczesnych lustrzanek K-5 zapewnia możliwość kadrowania (Live View) bezpośrednio na ekranie LCD. Tryb ten niezmiernie ułatwia fotografowanie w trudnych pozycjach, na przykład obiektów w trybie makro na ziemi lub ze statywu. Funkcjonalność trybu Live view podnosi detekcja twarzy. Dodatkowo możliwe jest wykonywanie zdjęć seryjnych z funkcją podniesionego lustra.
W aparacie istnieje również możliwość rejestrowania filmów Full HD z maksymalną rozdzielczością 1920 x 1080 pikseli (16:9), prędkością 25 klatek na sekundę i dźwiękiem stereofonicznym. Duża matryca aparatu (w porównaniu z przetwornikami w kompaktach i typowych kamerach amatorskich) i wysoka czułość zapewniają wyjątkową jakość obrazu.
Z tyłu obudowy rozlokowano rewelacyjny wyświetlacz TFT LCD o przekątnej 3 cali, rozdzielczości VGA (921 000 pikseli) i szerokim kącie widzenia (170 stopni w pionie i w poziomie). Zapewnia on niezwykły komfort przy przeglądaniu zdjęć i obsłudze menu ale przede wszystkim przy korzystaniu z podglądu na żywo. Przycisk RAW znajdujący się z przodu korpusu przy bagnecie został zastąpiony przyciskiem RAW / Fx i poza zmianą formatu wykonywanego zdjęcia, może służyć także do uruchamiania innych funkcji aparatu (tj. bracketing ekspozycji, cyfrowy podgląd, elektroniczna poziomica, zmiana kompozycji).
Aparat wyposażony jest w wysokiej klasy celownik optyczny z pryzmatem pentagonalnym, który pokazuje 100% obrazu. Na wysoką jasność i kontrast obrazu w wizjerze wpływa również nowa matówka Natural Bright Matte III. Biorąc pod uwagę możliwości video, cieszy obecność gniazda dla zewnętrznego mikrofonu oraz złącza HDMI dzięki czemu można podłączyć aparat do telewizora Full HD 1080 (przy użyciu oferowanego oddzielnie przewodu) i oglądać zdjęcia i filmy w wyższej rozdzielczości niż w tradycyjnych telewizorach.
Zasilanie lustrzanki stanowi wydajny akumulator litowo jonowy D-LI90, dzięki któremu możliwe jest wykonanie około 980 zdjęć. Ogniwo uwzględnia większe zapotrzebowanie na energię aparatu podczas częstego korzystania z podglądu na żywo i nagrywania filmów. Do aparatu dołączono bogaty pakiet oprogramowania Pentax Digital Camera Utility 4.
