La Olympus PEN E-P3 es una cámara digital con montura del objetivo de tipo micro cuatro tercios. El cuerpo, hecho de metal, es tan pequeño como el de muchas máquinas compactas, pero con la gran ventaja de la variedad de objetivos. Toma fotografías en formato RAW. El sensor de imagen es un MOS de 4/3 pulgadas que captura 12,3 megapíxeles efectivos y el procesador es un TruPic VI. La pantalla-monitor OLED es táctil y de 3 pulgadas.
La ranura para tarjetas de memoria admite SD, SDHC, SDXC y UHS-I; el fabricante recomienda que pertenezcan a la Clase 6 para la grabación de vídeo. Los vídeos se guardan en los formatos AVCHD con audio en Dolby Digital o en AVI Motion JPEG con audio en estéreo, dependiendo del modo elegido. En el modo de alta calidad, el vídeo es Full HD (1.920 por 1.080 60i) con un ratio de aspecto 16:9; no puede durar más de 29 minutos ni ocupar más de 4 GB. Por cierto, el estabilizador de imagen cuenta con un sensor de movimiento.
Tiene una salida de vídeo digital HDMI (mini), un puerto USB 2.0, y una salida combinada de vídeo y USB. Asimismo, es compatible con las tarjetas Eye-Fi, y se le puede añadir capacidad de comunicación inalámbrica por Bluetooth con un accesorio PENPAL opcional. Integra un flash, un altavoz y un micrófono estéreo, pero se le puede conectar un micrófono externo.
La batería recargable es de iones de litio y da una autonomía de unos 330 disparos. El usuario puede seleccionar entre diversos modos de ahorro de energía con retardos de 1, 3, 5 y 10 minutos. Pesa 369 gramos con la batería y una tarjeta de memoria, y mide 12,2 por 6,9 y por 3,4 centímetros. Está disponible en tres colores: blanco, negro y plata. El precio de venta al público de la Olympus PEN E-P3 es 800 euros (sólo el cuerpo).