EOS M3配备了有效像素约2420万的APS-C画幅CMOS图像感应器。DIGIC 6数字影像处理器不仅可高速处理图像，还通过全新算法实现了更低噪点的高画质。常用感光度范围为ISO 100-12800，并可扩展至ISO 25600，其高感光度性能可支持多种场景的拍摄。
EOS M3搭载了EOS数码单反相机所采用的APS-C画幅CMOS图像感应器。约2420万的有效像素兼具高画质与低噪点，可细致表现风光，还能平滑表现人物肌肤层次等。画质可应对大尺寸打印，裁切部分图像也不会损失清晰度。与小型数码相机和低像素数码单反相机相比，更能忠实地表现被摄体细节。
约2420万像素CMOS图像感应器的EOS M3，即使裁切所拍画面的局部也能保留高画质。与原始图像相对比，截取画面约80％时可保持约1900万像素、截取约40％时可保持约900万像素。如打印6寸的照片，即使仅截取约20％，细节也很锐利。以EOS M3拍摄的图像本身清晰度高，使用大型显示器或平板电脑浏览时图像也不会显得粗糙。
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