　EOS-1Ds MarkII（2004年11月発売）の後継となる製品。35ミリフルサイズ（約36×24ミリ）の有効約2110万画素CMOSセンサーを搭載しており、同社が豊富に用意するすべてのEFレンズがそのままの画角で利用できる。「被写体のディテールを鮮明に写しだし、中判カメラに匹敵する高画質だ」（同社）。ISO感度は常用設定範囲がISO100～1600、最大3200まで選択ができる。

　画像処理エンジン「DIGIC III」を2つ搭載する「デュアル DIGIC III」構成にすることで処理速度が高速化されており、20メガを上回るCMOSセンサーを搭載しながらもすべての記録モードで約5コマ／秒の連写が行えるほか、JPEGで約56枚、RAWで約12枚の連続撮影可能枚数を実現している。CMOSセンサーから出力されるアナログ信号をデジタル化する際のA/D変換処理も14ビット処理に深めたことで、より自然な階調表現が可能となっている。

　AFは19点のクロス測距点に26点のアシスト測距点を加えた、総測距点数45点のエリアAFシステムを搭載。任意選択できる19点にはF2.8対応縦線とF5.6対応横線のクロスセンサーを備える。AFフレームは19点からの任意選択に加え、アシスト測距点を含む45点からの自動選択も行えるほか、中央を含む内側9点か外側9点のうち、任意の1点をサブ電子ダイヤルから素早く選択できるようにもなっている。

　大型ペンタプリズムを採用したファインダーは視野率約100％／倍率約0.76倍（視野角約35度）を実現。ファインダーには測光モード／ISO感度／バッテリー残量を常時表示するほか、FEロックなども表示可能で、撮影状況の把握がより容易となった。背面液晶の視野率も約100％で、サイズは3インチ（約23万画素）。ライブビュー機能も搭載されており、背面液晶に表示させるほか、付属ユーティリティソフトを利用することでPCのディスプレイに映像を表示させることもできる。

　起動時間は約0.2秒、レリーズタイムラグは55ミリ秒、ファインダー像消失時間約80ミリ秒といずれも高速。ゴミ除去については、「EOS Kiss Digital X」や「EOS 40D」と同様に、「ゴミの発生を抑える」「ゴミの付着を抑える」「ゴミを取り除く」という総合的対策「EOS Integrated Cleaning System」を実装する。

　本体と本体外装カバー、ミラーボックスの素材にはマグネシウム合金を採用。すべての操作部材と外装カバーの合わせ目にはシーリングやパッキン処理が施されており、さまざまな撮影現場にも耐えられる堅牢性や防塵・防水性を手にしている。アクセサリーシューの周囲にも防塵・防水処理が施されており、「スピードライト 580EX II」との組み合わせ時にはストロボ撮影時でも、防塵・防水性能を発揮する。

　記録メディアはCFカードとSDメモリーカード（SDHC対応）の双方が利用可能。ボディサイズは156（幅）×159.6（高さ）×79.9（奥行き）ミリ、約1210グラム（本体のみ）。バッテリーパック「LP-E4」利用時には常温で約1800枚、低温で約1400枚の撮影が行える（CIPA基準）。