传感器
650D的传感器虽然仍保持着1800万像素，但经过了重新设计。其最大的特点是首次——佳能的首次——加入了用于对焦的像素，令传感器能够进行相位检测对焦，实现了佳能称为“Hybrid CMOS AF”的混合式对焦系统。
传感器相位检测对焦并不是新技术，远的有富士F305EXR，近的有尼康1系统，都已经采用了类似技术，而佳能则是第一个在APS-C这么大的传感器上应用这一技术的厂商（富士F305EXR传感器尺寸为1/2"，尼康1为1"）。
除了加入传感器相位对焦技术外，650D的传感器在成像方面并没有采用新技术。仍然采用自550D始的无间隙微透镜技术，以及4通道数据读取。
处理器
650D是佳能第一款搭载DIGIC 5处理器的数码单反相机。处理器的更新更多的是一次常规技术更新，这块处理器之前已经出现在S100和G1 X上，而更高端的5D Mark III和1D X则采用了更高级的DIGIC 5+处理器。
DIGIC 5为650D带来的是数据处理速度的提高。根据佳能的资料，DIGIC 5的处理速度是DIGIC 4的6倍。高速处理能力将650D的连拍速度从前代的3.7fps提升到5fps，接近中端机型60D的5.3fps。
更快的连拍速度带来的是更多功能的实现。650D加入了三项依赖高速连拍的新功能，包括“手持夜景”（4张）、“HDR逆光控制”（3张）和“多张拍摄降噪”（4张）等。这些新功能都是连拍数张照片，通过后期合成得到更清晰、宽容度更大及或噪点更少的照片，当然只支持JPEG格式。
快门组件
650D连拍速度的提高还得益于快门组件的改变。600D的快门帘幕是2片，650D则增加到3片。更多的快门帘幕使得每片帘幕的工作负担更小，提高快门耐用性，全新的快门驱动机构也是提高连拍速度的功臣之一。
测光系统
650D继续沿用了佳能的63区测光系统，与600D相比在使用中并没有特别明显的差别。不过在某些情况下，650D的测光结果比600D稍准一些。上面两张照片使用光圈优先在同一位置拍摄，均使用中央对焦点，自动对焦，自动白平衡，标准照片风格，评价测光，曝光补偿0EV。650D的自动测光结果比600D低一挡，使得整体曝光更准确，而600D的结果则有些轻微过曝。但这种差别在我们的测试中只出现在个别场景中，一般性的场景两台相机的测光结果基本一致。
白平衡
650D在白平衡表现上与600D几乎没有差别。通过lightroom读取RAW文件数据，上面两张照片的色温相差100K，均轻微偏冷。
综合而言，我们可以认为650D在测光和白平衡方面没有做出特别改变（或者说保持稳定），自动拍摄表现与600D没有明显差别。
