Nano Ultrasonic Motor (USM) adalah motor ultrasonik ringkas yang mendukung AF berkecepatan tinggi. Motor ini pertama kali diperkenalkan pada tahun 2016 dengan lensa EF-S18-135mm f/3.5-5.6 IS USM. Dengan menggunakan energi getaran dari gelombang ultrasonik, motor bergerak dalam garis lurus di sepanjang slider. Posisi lensa fokus, yang dipasang pada komponen seperti rak, dapat disesuaikan di sepanjang sumbu optik dengan presisi tinggi, sehingga memungkinkan AF berkecepatan tinggi. Gerakan mikro yang sangat tepat dari aktuator AF revolusioner ini membantu lensa mencapai fokus otomatis performa tinggi, baik untuk fotografi gambar diam maupun perekaman film. Pada tahun 2018, jenis Nano USM baru dikembangkan untuk pertama kali dalam lensa seri-L. Nano USM baru telah diminiaturkan agar pas dalam laras lensa yang ringkas, sehingga mengurangi ukuran keseluruhan lensa semaksimal mungkin. Nano USM pertama kali diperkenalkan pada lensa RF24-105mm f/4L IS USM.
Desain baru Nano USM menghilangkan pegas yang sebelumnya memberikan tekanan pada elemen keramik piezoelektrik di bagian belakang. Struktur ini sudah digantikan oleh pegas yang diposisikan pada keempat sudut unit, untuk mengurangi ketebalan secara signifikan sekaligus mempertahankan torsi yang tinggi. Nano USM mampu menggerakkan lensa pada kecepatan tinggi dan menghentikannya secara presisi, untuk AF kecepatan tinggi ketika mengambil foto diam. Apabila merekam film, kamera ini menghasilkan fokus yang mulus dan nyaris senyap untuk berbagai tujuan ekspresif.