Az új kamera 8.2 megapixeles CMOS érzékelővel bír, vagyis felbontása kétszer nagyobb, mint az eredeti EOS-1D-é, de kétszeres a puffermemóriája is, mivel a Mark II 8 megabájtnyi JPEG képet képes rögzíteni 8.5 kép/másodperces sebességgel 40 képes sorozatokban, vagy RAW formátumú képeket 20 képes sorozatokban. A gép teljesítménye is javult az új DIGIC II képprocesszornak köszönhetően, amely kétszer olyan gyors, mint az EOS-1D-é, és négyszer olyan gyors, mint az EOS 10D-é és az EOS Digital Rebelé. A Mark II áttervezett vakurendszere jobb képeket készít gyenge fényviszonyok között. A kamera minden képet EXIF 2.21-kompatibilis metaadatokkal lát el, így az Adobe 1998 RGB színprofiljával is, tehát a felhasználónak nem kell manuálisan színt állítania a Photoshopban.
A Mark II tartósabb is elődjénél, redőnyzárát 200 ezer exponálásig tesztelték a 30 másodpercestől a 8 ezred másodperces terjedő zársebesség-határok között. Fejlesztették a kamera hátoldalán lévő 2 hüvelykes színes TFT LCD felbontását is, amely 230 ezer képpont, szemben az EOS-1D 120 ezer képpontjával. A kamera I-es és II-es típusú CompactFlash kártyát és MicroDrive-ot is befogad, de rendelkezik egy plusz kártyahellyel SD kártyák számára. A kamera testreszabott beállításai is a kártyára menthetők, hogy a kártyával átvihetők legyenek egy másik kamerába. A képek gyors PC-re vagy Macre történő letöltését az USB mellett a FireWire interfész is segíti, valamint a Picture Transfer Protocoll (PTP) támogatása, tehát nincs szükség külön illesztőprogramra, hogy kommunikálni tudjon a Mac OS X-el vagy a Windows XP-vel.
