В основе камеры EOS-1DxMark II лежит разработанный Canon CMOS-датчик изображения нового поколения. Благодаря улучшенным характеристикам сбора светового потока и алгоритмам преобразования света в цифровой сигнал этот датчик позволяет получать качественные снимки на высоких и низких значениях ISO, наряду с широким динамическим диапазоном, дающим возможность запечатлеть каждую деталь даже в темных областях.