EOS 650D搭载新开发的约1800万有效像素CMOS图像感应器，在约22.3×14.9毫米的有效空间内合理配置像素。在EOS系列中首次搭载Hybrid CMOS AF，位于图像感应器中央区域的部分像素用于相差检测自动对焦，快速检测合焦位置后再进行反差检测自动对焦完成精确合焦，实时显示拍摄和短片拍摄时自动对焦更迅速、顺畅。高效控制相机的DIGIC 5数字影像处理器数据处理能力为DIGIC 4的约6倍。DIGIC 5数字影像处理器带来了更低噪点，常用感光度范围拓宽至ISO100-12800，扩展设置时最高可用ISO 25600拍摄。
EOS 650D约104万点3.0英寸（3.0英寸=0.0762米=7.62厘米）可旋转液晶显示屏结合了智能手机等常用的电容式触控技术，只需用手指触摸画面就可操作多种多样的功能。可通过手指触摸操作改变对焦点，还可以使用触摸快门功能，通过触摸画面完成对焦到释放快门的整个拍摄过程。利用丰富的自动对焦方式特性可实现多样的拍摄方式。在实时显示模式下可在4种对焦方式中随意切换：“面部 追踪”、“自由移动多点”、“自由移动1点”、“快速模式”，其中前3种对焦方式时Hybrid CMOS AF在画面中央附近的有效区域内发挥作用。
触控面板不只在拍摄中可用，也支持回放和设置等各项操作时使用。触摸回放图像的画面可以迅速选择、放大图像，方便确认合焦位置等，在速控屏幕中触摸图标可以直接设置、变更相应功能。
II型液晶显示屏与佳能EOS 5D Mark III、佳能EOS 1D X等相同，内部构造固体化，通过去除空气层减少了外光反射，在晴天的室外等明亮环境中也具有高可视性。
EOS 650D是EOS数码单反相机系列中首款搭载了全十字型自动对焦感应器的3位编号机型。9个自动对焦点都配置了对应F5.6光束的十字型自动对焦感应器，可以不受被摄体形状和拍摄位置影响进行稳定对焦。使用频率高的中央对焦点斜上还配置了搭配大光圈镜头时可发挥效果的对应F2.8光束十字型自动对焦感应器。对应F2.8和F5.6光束的双十字型自动对焦提高了对焦精度。
自动对焦模式有3种，包括单次自动对焦、人工智能伺服自动对焦和人工智能自动对焦。还搭载了对应最高约5张/秒高速连拍的新型快门单元。快门前帘由3片帘幕(EOS 600D为2片)组成，帘幕叶片的增加分散了快门工作时的负担，能够高速驱动的同时，快门单元耐久性也得到大幅提高。
热靴前面配置的立体声麦克风、能够以最高ISO 12800的高感光度拍摄短片。EOS 650D是EOS系列中首款搭载短片伺服自动对焦的机型。短片拍摄期间即使与被摄体之间的距离改变了也能自动追踪对焦，使用户可以轻松享受短片拍摄的乐趣。内置立体声麦克风，录音电平可在64个级别中进行调节，录制充满临场感的声音。搭载减少嘈杂风声的风声抑制功能和缓和破音现象的衰减器功能，能够录制高品质声音。EOS 650D的全高清短片在这些新功能的基础上也继承了EOS短片的3大特点。能拍出美丽的虚化、纯净的高感光度，EF镜头群还能带来丰富的影像表现。还搭载了视频快照以及短片拍摄期间的静止图像拍摄等实用性功能。
连续以曝光不足、标准曝光、曝光过度拍摄3张，仅合成恰当曝光的部分
EOS 650D新搭载了“手持夜景”和“HDR逆光控制”模式，可使用户的拍摄更加轻松而高效。需要时可转动模式转盘，选择所需模式便可获得相应的各种设置。手持夜景模式下相机自动选择不易产生手抖动的快门速度，连拍4张图像在相机内自动将其合成，可以获得低噪点的清晰画质，轻松享受夜景拍摄的乐趣。选择HDR逆光控制模式，可以连续拍摄曝光不足、曝光标准、曝光过度的3张图像在相机内合成，补偿亮度差，逆光拍摄时也能抑制高光溢出和暗部缺失，拍出满意的画质。
另外，EOS 650D的创意滤镜新增了“油画效果”和“水彩画效果”，共7种效果可实现多彩表现。“油画效果”滤镜可为图像添加油画笔触一般的效果，擅长表现厚重感。利用“水彩画效果”滤镜可创作出彩色粉笔般的画质，能表现轻快感。创意滤镜效果的强度分3级，可应用于RAW和JPEG图像。
安装使用电池盒兼手柄BG-E8，除了可以使纵向持机的拍摄更加方便，还能在使用远摄镜头时起到稳定拍摄姿势的作用，有着抑制手抖动的效果。可以安装1块或2块LP-E8电池。不但能够延长拍摄时间，还可以使用5号电池作为紧急电源。另外，BG-E8本身自带可以使用LP-E8电池的电池盒和使用5号电池的电池盒。BG-E8使用相机底部的三脚架接孔来进行装卸。
