EF 70-300mm f/4-5.6L IS USM採用全新的14組19片鏡片光學設計， 2片UD超低色散鏡片能大大減低常見於遠攝變焦鏡頭的次色差現像，確保全焦距皆享有高解像度及高反差的影像質素。鏡頭特別加入浮動結構，鏡片組會因應焦距及對焦距離的變動而調整位置改善像差。再配合後對焦設計，進一步改善不同對焦距離下的影像質素，即使在1.2米最近對焦距離、0.21倍放大率時影像質素一樣出色。後對焦的設計加上經優化的自動對焦演算法及寧靜的環形超聲波馬達，提升自動對焦速度。8片圓形光圈葉能營造柔和散景及突出主體，加上優化的鏡頭塗膜，有效減低鬼影及眩光。

EF 70-300mm f/4-5.6L IS USM配備新設計的光學影像穩定器，滑動部份加入以走珠及V形凹槽構成的低摩擦力設計，再於影像穩定光學組件的鎖定裝置中採用超小型步進馬達，令光學影像穩定器得以減細體積之餘，仍能發揮相當於4級快門的非凡影像穩定效果，能駕馭於光線不足環境下或手持拍攝。

EF 70-300mm f/4-5.6L IS USM鏡頭的最前端及最後端鏡片加入首見於EF鏡頭的氟塗膜(Fluorine Coating)，其高度防油防水特性令清潔容易，軟布拭抹即可去油脂及水漬，無需特別清潔溶液，猶如一層極易清潔的保護膜。塗膜同時具有防靜電特性，減少微塵依附。其透光率與一般塗膜無異，確保影像清晰及色彩還原度。

承襲L系鏡頭無可比擬的優秀傳統，EF70-300mm f/4-5.6L IS USM構造堅固，緊緻耐用，而且具備防塵防水滴設計，全面配合專業攝影師的工作需要，面對嚴峻的戶外拍攝環境，一樣應付自如，提升攝影師的機動性。為避免鏡筒於攜帶時意外滑出，特設「變焦鎖」設計，可將鏡頭鎖定於70mm端。而經常使用三腳架的用家，可選購專用的三腳架環Tripod Mount Ring C (WII)，方便於使用腳架時更暢順快捷轉換相機方向。