Het hart van de EOS-1D X Mark II is een door Canon ontwikkelde CMOS-sensor. Deze sensor luidt een nieuw tijdperk in op het gebied van professionele beeldkwaliteit in het assortiment EOS-producten. Met verbeterde lichtverzamelende prestaties en de mogelijkheid om dit licht in een digitaal signaal om te zetten, levert deze sensor zeer gevoelige prestaties met minder beeldruis bij zowel hoge als lage ISO-snelheden, en een hoog bereik om meer details uit donkere gebieden te destilleren.