为了完美成就这款半亿像素的神器，佳能为它打造了自主开发制造的全新图像感应器，在半导体生产流程中引入了更加先进的精细加工工艺，提高了光电二极管的开口率，采用光电转换效率更高的构造，改良了像素内晶体管提高了信噪比，在实现高像素的同时，像素面积达到了约4.14X4.14微米，实现了低噪点及高动态范围，从而提高了画质。新的感应器使用了16通道高速读取图像数据，从而实现了最高每秒5张的连拍速度和良好的反应性。
5DSR还采用了消除低通滤镜效果，以期获得更高的解像感，在拍摄自然风景时可以得到更丰富的细节、层次和锐利的成像。高像素对拍摄的稳定性提出了更高的要求，为了保证能够拍出清晰锐利的图像，新机器特别设计了抑制抖动的反光镜振动控制系统及快门延时手动设置功能，较好的解决了拍摄时因为反光板振动引起发的问题。配合半亿像素的高分辩率，新机器在“照片风格”中还配备了新开发的“精致细节”选项，使画面的细节还原更加精致。它的文件也是相当大，RAW每张50来M，JPG也在10M左右。
新机器可以根据用途的不同，选择合适的图像画质，同时它还在“图像画质”中新添了“M2”尺寸，可记录有效相素2210万大小的图像，并且可以根据所拍图像的使用条件设置相应的图像画质。新机器还首次配备了裁切拍摄功能，灵活利用半亿相素可以获得1.3倍和1.6倍的裁切拍摄，得到APS-H和APS-C画幅的远摄效果，此外还可以在相机内对所拍的图像进行裁切。不论是拍摄时还是拍摄后裁切图像解像感也很高。
新机器搭载了同样使用在1DX和5DIII上的全61点，41点十字型，中央5点双十字型自动对焦感应器，可以快速捕捉被摄体，并进行高精度合焦。此外还配备了智能追踪与识别自动对焦，运用15万像素RGB+红外测光感应器提高伺服自动对焦的时对运动物体的追焦能力。高密度配置的自动对焦点和多种自动对焦区域选择模式，使自动对焦拍摄时构图更加自由。新机器的中央点的自动对焦感应器可对应最大光圈F8的镜头，加上十字型测距，能有效发挥高捕捉力，在远摄镜头使用增倍镜，最大光圈降为F8时，也可以自动对焦并迅速合焦，在拍摄野鸟和体育场景时，能很好的发挥其优势。
