Die PENTAX K-5 verfügt über einen CMOS-Sensor der neuen Generation, der in Kombination mit der zuverlässigen PRIME II Imaging Engine hochauflösende Digitalbilder mit satten Abstufungen erzeugt. Die K-5 bietet außerdem einen großen Empfindlichkeitsbereich von ISO 100 bis 12800, der auf ISO 80~51200 erweitert werden kann. Da die Analog-Digital-Wandlung innerhalb des Sensors erfolgt, verfügt die K-5 über ein beeindruckendes Rauschmanagement.