EF 70-200mm f/2.8L IS II USM採用全新19組23片光學設計，加入了1片Canon獨有的螢石鏡片及5片UD鏡片，能大大減低常見於遠攝變焦鏡頭的微細軸向色差及倍率色差等次色差現像，在整個焦距範圍內均能實現高對比度及高解像度的優質成像。此外，EF 70-200mm f/2.8L IS II USM的最近對焦距離縮短至1.2m，更帶來高達0.21x的放大率，能更靠近主體拍攝，帶來更大的拍攝靈活度。

EF 70-200mm f/2.8L IS II USM配備了全新光學影像穩定器，提供4級快門影像穩定效果。再配合鏡頭的f/2.8大光圈，使其能在光線不足的環境下輕鬆駕馭新聞或運動賽事的拍攝。

透過強化的鏡筒及改良零組件的連接結構，EF 70-200mm f/2.8L IS II USM的耐用度及可靠性得以大大提升。鏡頭也保留了優質的防塵防水滴設計，有助專業攝影師應付嚴峻環境下的戶外拍攝。

此外，EF 70-200mm f/2.8L IS II USM突出部份及開關制的厚度比上一代減低了，能避免誤觸開關。另一個顯著的改變是加寬的對焦環，配合橡膠上經細紋路，有助提升手動對焦的操控感。