In der Sigma DP2 Merill mit fest eingebautem 2,8/30 mm (45 mm KB)-Objektiv arbeitet wie auch in der Spiegelreflex SD1 Merill ein 23,5 * 15,7 mm großer 46-Megapixel-Fovoeon X3-Sensor mit einer Auflösung von 4704 * 3136 Pixel in 3 Schichten (RGB) und ohne Tiefpassfilter. Sein Bildergebnis entspricht in etwa dem eines konventionellen 30-Megapixel-Sensors.
Aspärische und Fluorid-Linsenlemente sowie das telezentrische Design des Objektivs versprechen eine gleichmäßig gute Bildqualität für das gesamte Bildfeld. Ein Fokusring und eine benutzerdefinierbare "Quick Set"-Funktion vereinfachen die Bedienung der Kamera. Sie arbeitet mit Programm-, Blenden- und Zeitautomatik sowie manueller Zeit- und Blendenwahl. Der Auto-ISO-Bereich von ISO 200-800 lässt sich manuell auf 100 bis 6400 erweitern. Die Fotos der Sigma DP2 Meryll können im RAW- und JPG-Format, auch parallel, auf SD/SDHC-Karten gespeichert und mit Sigmas "Photo Pro"-Software bearbeitet werden. HD-Videos kann die DP2 nicht.
