Za przetwarzanie zdjęć odpowiada nowy procesor Prime IV, a maksymalna obsługiwana czułość ISO to 204800. Pentax K-1 wyposażony został w układ autofocusa SAFOX 12 z 33 punktami AF (25 to punkty krzyżowe). Tryb seryjny aparatu pozwala na wykonywanie zdjęć do 4.4 kl./s. (17 zdjęć w RAW, 70 w JPEG). Według danych producenta migawka obsłuży do 300 tys. cykli. Zdjęcia zapisywane są zaś na kartach pamięci SD.

Pentax K-1 nagrywa filmy w Full HD z 60 kl./s (MOV - MPEG-4 AVC/H.264). Lustrzanka ma także do dyspozycji m.in. tryb cropa APS-C do używania obiektywów z serii DA i DA L, a także moduł GPS i funkcję ASTRO TRACER. W wykonywaniu zdjęć pomoże uchylny ekran LCD.

Podobnie, jak w innych Pentaxach, obudowa K-1 jest wykonana z magnezu, dzięki czemu jest odporna na niekorzystne atmosferyczne.