Mối quan hệ hữu hảo giữa Nikon với NASA bắt đầu năm 1971 khi chiếc máy ảnh Nikon Photomic FTN được NASA lựa chọn và sử dụng trên tàu Apollo 15 để chụp các bức ảnh của mặt trăng. 
Sau Photomic FTN, NASA tiếp tục sử dụng mẫu máy ảnh F3 của Nikon vào năm 1980, F4 và F4s vào năm 1991. Những mẫu máy này đều là máy ảnh phim. Năm 2008, chiếc máy ảnh số (DSLR) đầu tiên của Nikon được NASA sử dụng là D2Xs.
Cuối năm 2009, NASA tiếp tục đặt hàng 11 chiếc máy ảnh Nikon D3S và 7 ống AF-S Nikkor 14 -24mm f/2.8G ED để phục vụ cho việc chụp ảnh ngoài không gian.
NASA đã không hề yêu cầu bất cứ sự sửa đổi nào về kết cấu của máy ảnh Nikon D3S cũng như 7 ống kính mang lên cùng đợt trong chuyến bay dài ngày nhất của tàu con thoi Discovery. Điều này là minh chứng cho hiệu năng và độ bền cao của D3S.

Nikon là đối tác số 1 của NASA về máy ảnh.

Tháng 4/2010, Máy ảnh D3S cùng với ống kính NIKKOR và trang thiết bị đi kèm đã được đưa lên Trạm vũ trụ quốc tế bằng tàu con thoi Discovery và bắt đầu chụp những tấm ảnh đầu tiên.

Phần lớn những bức ảnh chụp bằng D3S ghi lại quang cảnh bề mặt trái đất và không gian vũ trụ vào ban đêm. Nhiều bức ảnh được thực hiện trong điều kiện thiếu sáng nghiêm trọng cho thấy khả năng khử nhiễu ấn tượng của Nikon D3S.

Hiện tại, các sản phẩm Nikon được sử dụng trên ISS gồm có: 9 máy ảnh DSLR (một chiếc D3s và 8 chiếc D2Xs), 36 ống kính Nikkor (trong đó có ba ống kính nhân tiêu cự), 7 đèn flash SB-800, 4 thị kính đặc biệt cho D2Xs và rất nhiều phụ kiện khác.

Đến nay, NASA thực hiện hơn 700.000 hình ảnh vũ trụ từ các trang thiết bị do Nikon cung cấp.

Một số hình ảnh chụp từ Trạm vũ trụ quốc tế bằng Nikon D3S: