35mmフィルムと同等の画面サイズを誇るCMOSセンサー。その面積は、APS-Cサイズの約2.5倍の面積を誇ります。
センサーが大型であるほど画質が高まる理由は、センサーが大きいと光の情報をより多く取り込むことができるからです。また、同じ画素数であれば、一つひとつの画素サイズを大きくできることもメリット。光を受け止める画素のサイズが一つひとつ大きくなると、その分光を敏感にキャッチできるため、高画質な写真に仕上げられます。EOS 6D Mark IIのセンサーは、約2620万画素に高画素化しながらも、数々の新技術を採用。画素数アップと高画質化の両立を実現しています。

高ISO感度においても、低ノイズかつクリアな描写を実現。映像エンジンDIGIC 7の高度なノイズ低減処理との連携で、常用ISO感度100～40000（拡張ISO102400）を達成しています。また、感度拡張が可能なため、ISO50（L）、ISO51200（H1）、ISO102400（H2）相当の設定で撮影することもできます。
※ ISO感度は、すべて推奨露光指数です。

新開発の有効画素数約2620万画素フルサイズCMOSセンサーと、最新の映像エンジンDIGIC 7の搭載により、常用最高ISO40000を実現しており、室内や夜景などのシーンからスポーツや動物といった動きの速い被写体まで、高画質な撮影を行うことができます。また、フルサイズセンサーならではの美しいボケ味や広いダイナミックレンジ、豊かな階調描写を実現しています。

ロー＆ハイアングルからの撮影が快適に行えるバリアングル液晶。EOSのフルサイズとして初めて採用しました。前方向約180°、後ろ方向約90°、水平方向約175°に可動。縦位置の撮影でもバリアングルなら角度を付けて表現することもできます。タッチパネルの操作性と相まって、一眼レフカメラをより自由度高く、直感的に楽しめます。三脚やバッテリーグリップ装着時でも、アングルの変更がスムーズにできる横開きスタイルです。

キヤノンのレンズ交換式カメラEOSシリーズのフルサイズセンサー搭載モデルにおいて、初めてバリアングル液晶モニターを採用しており、ライブビュー撮影時や動画撮影時の操作性や撮影アングルの自由度が高まるなど、実用性が大幅に向上しています。また、従来機種に比べ、性能・機能を進化させ、かつ同等の防じん・防滴性能を備えながらも、外装や内部構造の見直しにより、携帯性に優れた質量約765g（バッテリー、カードを含む）の世界最軽量ボディーを実現しています。

映像エンジンDIGIC7による高速信号処理により、有効画素数約2620万画素の高画素と最高約6.5コマ/秒の高速連写を実現しています。また、「オールクロス45点AFセンサー」を採用しており、動く被写体に対しても優れた捕捉性能を発揮します。また、「デュアルピクセルCMOS AF」により、ライブビュー撮影時にも高速で追従性に優れたAFを実現しています。

ローパスフィルター1に付着したダストを超音波振動でふるい落とします。EOS 5D Mark IVのセルフクリーニングユニットをベースに、EOS 6D Mark IIのCMOSセンサーに最適化した構成を採用しました。従来通りローパスフィルターには特殊コートを施すことで清掃のしやすさを実現しつつ、レンズ着脱時に浸入しがちなゴミやカメラ内部の駆動部の摩耗などにより発生するゴミの除塵性能を向上させています。

・スマートフォンなどの携帯端末への接続手段として、Wi-FiやNFC（近距離無線通信）に加え、低電力で手軽に連携可能なBluetoothでの接続にも対応。
・Bluetooth対応により、カメラとペアリングを行った携帯端末と常時接続することが可能。画像や動画の転送、リモートライブビュー撮影などを行う時のみWi-Fi接続に自動で切り替わるため、バッテリーの消費を抑制。
・撮影時に撮影場所の位置情報を付加するGPS機能を搭載。

・フルサイズセンサーによる美しいボケをいかしたフルHD／60pの動画撮影が可能。
・動画撮影時においても滑らかなピント追従を実現する「デュアルピクセルCMOS AF」と、直感的な操作が可能なタッチ機能により、手軽に美しい映像表現が可能。
・一定間隔で撮影した静止画を自動でつなぎ合わせて4K動画を生成する「4Kタイムラプス動画」撮影機能を搭載。多彩なEFレンズの描写力をいかしたEOS MOVIEの楽しみ方が拡大。
・動画記録形式は、SNSなどにおける再生互換性に優れたMP4形式を採用。
・SCN（スペシャルシーン）モードに「流し撮り」を追加。流し撮りに最適なシャッター速度が自動設定されるため、被写体の背景を流した写真が簡単に撮影可能。流し撮り対応レンズ使用時は、ライブビュー撮影時に画像ブレも抑制。