Das Objektiv ist mit 23 Linsen in 19 Gliedern ausgestattet. Herzstück ist die leistungsstarke Fluoritlinse, die zusammen mit fünf UD-Linsen Abbildungsfehler wie chromatische Aberrationen im gesamten Brennweitenbereich deutlich minimiert. Das neue Objektiv verwendet einen Ring-USM (Ultraschallmotor), der zusammen mit der neuen schnellen CPU und dem optimierten AF-Algorithmus die automatische Scharfstellung schneller und geräuscharmer als beim Vorgängermodell gestaltet; manuelle Scharfstellung kann jederzeit vorgenommen werden, ohne dass der Autofokus ausgeschaltet werden muss. Die Reduzierung der Naheinstellgrenze auf zirka 1,2 Meter und der verbesserte Abbildungsmaßstab (zirka 0,21) ermöglichen eine deutliche Annäherung ans Motiv. Die ebenfalls optimierte Bildstabilisierung ist ideal in hektischen Aufnahmesituationen. Die Neugestaltung beschränkt sich jedoch nicht allein auf die internen Komponenten; auch die Außenkonstruktion des EF 70-200mm 1:2,8L IS II USM wurde im Hinblick auf eine komfortable Handhabung überarbeitet.
Im Lieferumfang des EF 70-200mm 1:2,8L IS II USM sind die Gegenlichtblende ET-87, eine abnehmbare Stativschelle und der Objektivbeutel LZ1326 für den schnellen Zugriff auf das Objektiv beim Objektivwechsel enthalten.