Главная особенность устройства - матрица Foveon X3 с трехслойной структурой, которая позволяет делать снимки, значительно отличающиеся от кадров, сделанных другими камерами. Большинство современных фотоаппаратов имеют так называемые "байеровские" матрицы. Техника их изготовления развита высоко, однако производителям пока не удается избежать ряда недостатков. В первую очередь, это искажение цветов и соответствующее снижение четкости. Причина искажения – в самой технологии работы этих матриц, при которой чувствительная ячейка улавливает только один истинный оттенок цвета, а остальные восстанавливает алгоритмически.

В матрице Foveon X3 каждый оттенок RGB-спектра фиксируется в одном из трех светочувствительных слоев в своем естественном виде. В результате пиксели содержат полную информацию об оттенках, и цветовая картина получается максимально приближенной к оригинальной, четкость из-за отсутствия необходимости применять антиалиасный фильтр возрастает, а само изображение приобретает хорошо видимый объем.

В плане других возможностей камера мало чем отличается от других современных "зеркальных" устройств. Номинальное разрешение матрицы в Sigma SD1 Merrill – 46 Мп. Однако стоит отметить, что при подсчете каждый из датчиков считается трижды, за счет расположенных друг над другом слоев, так что при другой системе подсчета размер изображения будет равен 15 Мп.

Установленный процессор True II использует уникальные алгоритмы обработки изображения и обеспечивает высокую производительность, самое высокое качество снимков и скорость съемки в 5 кадров в секунду. Фотографии, сделанные Sigma SD1 Merrill, не требуют обязательной постобработки – они не имеют следов хроматических аберраций или шарпинга.

Камера SD1 имеет байонет Sigma SA, который позволяет использовать любой из модельного ряда объективов Sigma, в котором представлено больше 40 различных объективов.