En el corazón de la EOS-1D X Mark II reside un sensor CMOS desarrollado por Canon que marca una nueva generación de calidad de imagen profesional en la gama EOS. Gracias a un rendimiento de captación de luz mejorado y la capacidad de convertir dicha luz en una señal digital, este sensor ofrece un rendimiento de alta sensibilidad que reduce el ruido en las velocidades ISO altas y bajas, junto con una alta latitud para sacar más detalles en las zonas oscuras.