EOS-1D X Mark II配备的全画幅CMOS图像感应器是佳能自主研发制造的新型图像感应器，有效像素约2020万的基础上，支持全像素双核CMOS AF（Dual Pixel CMOS AF）。

　　为应对像素和连拍速度的提高，EOS-1D X颇受好评的61点高密度网状阵列自动对焦系统的性能在EOS-1D X Mark II上得到了进一步强化。采用新开发的自动对焦感应器，扩展了自动对焦点的分布范围，并高密度配置61个对焦点。中央自动对焦点的低亮度可对焦界限进化至-3EV，提高了暗处的自动对焦能力。

　　EOS-1D X Mark II配备双DIGIC 6+数字影像处理器，光学取景器拍摄时最高连拍速度可达约14张/秒，实时显示拍摄时最高可达约16张/秒。采用高速且有效抑制振动的新型反光镜结构，在曝光稳定、自动对焦切实的基础上达到了高速连拍的新境界。