So với các model tiền nhiệm trong dòng Canon 5D, Canon 5D Mark III có một số cải tiến đang kể về hiệu suất tổng thể, từ tốc độ chụp liên tiếp cho đến khả năng lấy nét tự động, trong khi độ phân giải chỉ tăng nhẹ so với 5D Mark II (22.3 megapixel so với 21.1 megapixel của Mark II). Trong tất cả các tính năng bổ sung, có lẽ quan trọng nhất là hệ thống tự động lấy nét mới, tương tự như model 1D X, với 61 điểm lấy nét trong đó có 41 điểm cross-type, mang lại vùng lấy nét rộng hơn đáng kể so với tiền nhiệm Mark II (chỉ có 9 điểm lấy nét).

Một cải tiến lớn khác của Mark III là bộ vi xử lý DIGIC 5 +, được tuyên bố là mạnh hơn 17 lần so với bộ vi xử lý DIGIC 4 của 5D Mark II. Hệ thống đo sáng hai lớp với 63 vùng đo sáng của model Canon 7D cũng xuất hiện trở lại trong Canon 5D Mark III, thay vì cảm biến RGB 100.000 pixel của 1D X. Máy còn có một màn trập 150.000 lượt chụp, một chế độ HDR mới, khả năng quay video Full HD 1080p ở tốc độ 24, 25, và 30 khung hình mỗi giây; màn hình LCD 3.2-inch, độ phân giải 1,04 triệu điểm ảnh; cảm biến CMOS mới với độ nhạy cao hơn và tám kênh đọc ra, cho phép chụp liên tiếp 6 khung hình/giây; một vòng xoay điều chỉnh nhanh (Quick Control dial) có thể cho phép điều khiển bằng cảm ứng để điều chỉnh các thông số trong khi đang ở chế độ quay video; hỗ trợ nhiều kích cỡ ảnh RAW; kính ngắm có vùng ngắm 100%, có hiển thị khung lưới khi ngắm và các điểm lấy nét; một công cụ đo sáng phạm vi hẹp (spot meter) 1,5%; một hệ thống cân bằng hai trục ngang đứng (dual-axis leveling system); hai chế độ hoạt động mới là Standard và Quiet.

Bảng so sánh về độ phân giải hình ảnh:

Máy quay + chụp chế độ Full HD / Hệ thống lens rời cho hình ảnh đẹp và thật nhất. Thích hợp cho MV, Clip