XL1采用专用XL镜头卡口系统，与EF卡口适配器配合使用时，可使用EOS 35mm相机采用的、阵容强大的佳能EF镜头。本机型还可以采用选购件约1.6倍XL加长镜头，可增加镜头放大倍率约60%。

摄像机随附一个约16倍光学变焦XL5.5—88mm IS镜头，这种镜头提供清晰锐利的图像并可解析600以上的电视扫描线。高性能镜头还支持佳能新开发的宽范围影像稳定器，有效减少了低频震动的影响。新系统还通过引入运动向量来检测震动，对传统陀螺感应器方法进行了改进，具有更高的影像稳定性能。

XL1使用配有单独的约1/3英寸CCD影像感应器的3-CCD系统来分别处理每一种原色：红色、绿色和蓝色。。透过镜头的光线通过棱镜分离为原色光并发送到其自己的CCD上。这种处理可获得良好的细节和如实的色彩重现。

摄像机还采用被称为“像素偏移”的CCD技术，改善了视频信号，包括更宽的动态范围、低彩色信号杂波、如实的色彩重现和高分辨率。“像素偏移”通过水平偏移绿色CCD半个像素，然后垂直电子偏移绿色信号一个像素，充分利用了系统的约270,000像素CCD，实现了与约410,000像素CCD系统相近的高分辨率。佳能选择了在每个CCD中采用更大尺寸的像素，以便在低光照环境下拍摄时产生更好的效果。