Системой АФ и бОльшим разрешением.
У D5200 модуль АФ CAM4800DX (как в D7000), 39 точек, их них 9 крестовые.
У D5100 модуль АФ CAM1000 (аксакал, так сказать появился еще в D200), 11 точек из них крестовая - 1.
У D5200 матрица Toshiba HEZ1 TOS-5105 - 24 Мр.
У D5100 матрица Sony IMX071 - 16 Мр.
Вот здесь можешь увидеть все преимущества NikonD5200:
Кроме того, о чём сказал Евгений:
- выше скорость серийной съёмки 5 к/сек vs 4 к/секr)
техническими характеристиками
Чуть получше автофокус- заметно в сложнх условиях. Хотя в сложных условиях н тот, ни другой не справятся )))
Чуть получше мтрица. Если планируете печатать фотки отя бы формата А4, то 5200 покупайте.
Подробно сравнить характеристики матриц можно тут. На 5100 я снимал, результат очень не плохой.
Главное ко всему этому добру докупить объектив хотя бы 18-105 и вспышку, хотя бы сб700.
Автофокус (больше точек=несколько более надёжная работа, хотя до идеала далеко)
Матрица (больше разрешение, по шумности они не сильно различаются)
ИМХО 5200 не стоит своих денег.