Pentax inserisce la sua nuova K-01 nella categoria delle fotocamere ibride, a metà tra reflex e compatte. Il concetto è quello delle mirrorless, anche se in questo caso interpretato in modo particolare. Fino ad ora tutti i sistemi mirrorless hanno puntato sulla riduzione delle dimensioni, anche giocando sul tiraggio per posizionarsi a metà strada tra reflex e compatte.
Pentax invece ha scelto la strada della piena compatibilità senza adattatori con il suo sistema di ottiche basato su innesto K e nato per equipaggiare le fotocamere reflex. Per questo Pentax K-01 è caratterizzata da uno spessore al di sopra della media delle mirrorless, per rispettare i parametri di tiraggio delle ottiche K.
Gli obiettivi direttamente compatibili con la PENTAX K-01 sono quelli con baionetta K, KA, KAF, KAF2 e KAF3, in alcuni casi le funzionalità di messa a fuoco ed esposizione automatica sono naturalmente limitate. Il sistema SR (Shake Reduction) a decentramento del sensore offre la possibilità, come da sempre avviene sulle reflex Pentax, di avere la stabilizzazione dell'immagine con tutte le ottiche.
Pentax K-01 è equipaggiata con un nuovo sensore APS-C CMOS di formato 23,7 millimetri per 15,7 millimetri, da 16,28 megapixel effettivi. La K-01 dispone anche del nuovo processore immagine "PRIME M" che le permette di lavorare con sensibilità da ISO 100 a ISO 12.800, oppure fino a ISO 25.600 in modalità espansione. Per quanto riguarda l'autofocus, il sensore utilizza la tecnologia a rilevamento del contrasto, con 81 punti AF selezionabili.
La macchina offre supporto video Full HD 1920 x 1080 pixel con audio stereo. Utilizzando il formato di registrazione H.264, si possono scegliere svariati frame rate (30, 25 o 24 fotogrammi al secondo). Il corpo macchina offre un pulsante per l'avvio diretto della registrazione video, mentre dal menu è possibile selezionare anche filtri creativi da applicare direttamente ai video. Non manca, particolare importante, la possibilità di connettere microfoni esterni tramite jack; inoltre tra le connessioni troviamo il connettore HDMI di tipo C.
Il display sul retro ha una diagonale di 3 pollici e 921.punti e promette un angolo di visione di 170 gradi. La raffica raggiungibile dalla macchina è pari a 6 fps, con il vantaggio di una grande silenziosità rispetto alle sorelle reflex per la mancanza dello specchio.
Per quanto riguarda la gestione delle immagini, Pentax K-01 offre una modalità HDR che combina 3 scatti successivi direttamente sulla ghiera e 11 funzioni di personalizzazione dell'immagine, come, per citarne uno, l'effetto Cross Process e 19 esclusivi filtri digitali compreso il tanto in voga effetto Miniatura . Tra le particolarità la modalità esposizione multipla (fino a nove esposizioni su una singola immagina), con funzione di compensazione automatica dell'esposizione e la ripresa intervallata.
Nella confezione sarà incluso il software per lo sviluppo dei file RAW SILKY Developer Studio 3.0 for PENTAX (realizzato da Ichikawa Soft Laboratory), ma Pentax K-01 offre anche possibilità di convertire i file RAW direttamente in macchina.