撮像素子は27.9×18.6mmのAPS-H CMOSで、有効約1610万画素。EFレンズに対応し、EF-Sレンズは使用できない。画角はレンズの焦点距離の約1.3倍相当となる。ボディは幅156×高さ156.6×奥行79.9mm、本体約1180gである。^{2公式 キヤノンEOS-1D Mark IV 公式仕様}

最高約10コマ/秒の連写に対応し、RAWの連続撮影枚数はメーカー測定で約26枚、UDMA6対応カード使用時は約28枚とされた。AFは45点を配置し、そのうちF2.8対応のクロス測距点を39点とする構成である。クロス測距として利用できる点には装着レンズの条件がある。^{2公式 キヤノンEOS-1D Mark IV 公式仕様1公式 キヤノンEOS-1D Mark IV 発表}

EOS-1D Mark IIIの有効約1010万画素から、Mark IVでは約1610万画素へ更新した。感度は常用ISO100〜12800、拡張でISO50〜102400に対応する。高画素化とともに撮影に使える感度域を広げ、屋外から暗い取材現場までを想定した。^{3プレス デジカメ WatchEOS-1D Mark IV 発表解説1公式 キヤノンEOS-1D Mark IV 発表}

AF制御には新しいAIサーボAF IIを採用した。キヤノンは動体に対する安定性と応答性の両立を狙ったと説明している。測距点の構成だけでなく、動く被写体を追う際の制御アルゴリズムも改良の対象となった。^{1公式 キヤノンEOS-1D Mark IV 発表}

ライブビューは先代のMFのみの方式から、コントラストAFと位相差方式のクイックAFへ対応した。さらにフルHD動画を30p、25p、24pで記録できる。ファインダーを使った連写に加えて、液晶画面を見ながらの撮影や動画という撮影方法も備えた。^{2公式 キヤノンEOS-1D Mark IV 公式仕様3プレス デジカメ WatchEOS-1D Mark IV 発表解説}

画像処理にはDIGIC 4を2基使うデュアルDIGIC 4を採用する。感度域を拡大する目的について、キヤノンは高感度側で屋内スポーツ、ナイトゲーム、夜間取材を、低感度側では屋外の人物撮影や大型ストロボの使用を想定した。明るさが変わる多様な現場を、具体的な撮影用途として挙げていた。^{1公式 キヤノンEOS-1D Mark IV 発表}

画作りには、報道でレタッチせずに使える画像を目指すという考え方があった。発表時の説明では、ピクチャースタイルのスタンダード、風景、ポートレート、モノクロでシャープネスを強め、ニュートラルと忠実設定は従来の設定を維持したとされる。すぐに使う画像と、後処理を行う画像で、設定ごとの役割を分けた変更である。^{3プレス デジカメ WatchEOS-1D Mark IV 発表解説}

液晶にはクリアビュー液晶IIを採用し、保護カバーと液晶の間に樹脂を充填した。ボディはEOS-1D Mark IIIおよびEOS-1Ds Mark IIIと共通で、76か所に防塵・防滴処理を施す。最高1/8000秒のシャッターについては、約30万回の耐久性を公表した。画像処理やAFを刷新する一方で、プロ用ボディの構成は引き継いでいた。^{3プレス デジカメ WatchEOS-1D Mark IV 発表解説}

記録媒体はCFとSD/SDHCの2系統を備え、画像の振り分けや同じデータの同時書き込みなどを選べる。音声メモの記録・再生にも対応し、カメラの設定は1枚のカードへ最大10件保存できる。撮影画像だけでなく、それに付随する音声や撮影設定も扱える点に、業務での運用を考えた構成が見える。^{2公式 キヤノンEOS-1D Mark IV 公式仕様}

電源はLP-E4を使用し、常温での撮影枚数はCIPA約1500枚、ライブビュー撮影では約270枚とされた。同じカメラでもファインダーを使う撮影とライブビューとでは撮影枚数が異なり、現場でどちらを使うかによって電池の運用も変わる仕様である。^{2公式 キヤノンEOS-1D Mark IV 公式仕様}