Thiết kế của ống vẫn không có nhiều thay đổi về mặt ngoại hình so với đàn anh. Tuy nhiên, khả năng chống nước và chống bụi cũng được nâng cao hơn. Trọng lượng nặng hơn, kích thước dài hơn có vẻ như là một yếu điểm nhưng đó cũng là ưu điểm khi độ bền sản phẩm được nâng cao hơn. Ống sử sụng thiết kế zoom xoay để giải quyết tình trạng hút bụi vào trong thiết bị trong quá trình sử dụng.
Hệ thống lấy nét USM siêu thanh rất hữu dụng với khả năng bắt nét nhanh nhạy và chính xác trong nhiều trường hợp, nhiều mức tiêu cự khác nhau, kể cả ở mức 400 xa nhất. Vòng zoom kiểu push-pull ở phiên bản đầu tiên đã được thay thế bằng cơ chế zoom xoay truyền thống, dễ sử dụng hơn. Ngoài ra, thuật toán lấy nét tự động AF của Ống kính Canon EF 100-400mm F4.5-5.6L IS II USM cũng được tăng cường thêm một CPU có thể tối ưu tốc độ nhanh hơn, chính xác hơn và nhạy hơn trong nhiều tình huống chụp.
Sự cải thiện quang học diễn ra mạnh mẽ ngay bên trong ống với sự có mặt của thấu kính Super UD và Fluorite làm giảm thiểu tối đa các hiên tượng quang học xấu như: bóng mờ, viền tím, quang sai, sai màu trong toàn dải zoom, đồng thời tăng cường độ tương phản hình ảnh, sự chân thật và độ sắc nét lên mức cao nhất. Một điểm mới là công nghệ tráng phủ Air Sphere Coating giảm thiểu tình trạng xuất hiện bóng khí trong các lớp tráng phủ, làm tăng cường chất lượng hình ảnh và màu sắc khi vào ống. Ở thấu kính đầu và cuối, thêm một lớp phủ Flo để chống bám bụi, bám nước hay dấu vân tay giúp cho việc vệ sinh ống dễ dàng hơn rất nhiều.
Tính năng chống rung IS trên Ống kính Canon EF 100-400mm F4.5-5.6L IS II USM được chia làm 3 chế độ để phù hợp với các tình huống, từng hoàn cảnh chụp và đáp ứng đúng ý đồ tác giả. Chế độ tiêu chuẩn, chế độ panning, chế độ phơi sáng, cả ba chế độ đều đã được nghiên cứu và kiểm nghiệm khá kỹ để phục vụ tốt nhất. 9 lá khẩu tròn cho phép chụp ra những tấm bokeh lung linh, mượt mà.
