佳能6D2配备了双套自动对焦系统，即取景器拍摄下强效应对动态被摄体的全45点十字型自动对焦和实时显示拍摄下自动对焦范围广的全像素双核对焦。两个系统都采用了支持高速、高精度自动对焦的相差检测方式。
6D2中央的对焦点，是F2.8与F5.6重叠呈米字型。因此，当镜头最大光圈是F4的时候，或者F5.6的时候，中央F2.8的对焦点不工作，只有F5.6的工作。F2.8的对焦点是指在使用最大光圈大于或等于2.8的镜头时能工作的对焦点，F5.6对焦点是指在使用最大光圈大于或等于5.6的镜头时能工作的对焦点。统计对焦点数量，是点的数量，在取景器中能看到它的位置，6D2对焦点数量是45个，F5.6的数量也是45个。
