小米12SUltra采用6.73英寸2K超視感AMOLED屏，3200×1440分辨率、552PPI，E5發光材質，支持LTPO2.0技術。作為頂級屏幕，它支持原生10bit色深、P3色彩顯示，局部峰值亮度最高可達1500nit、全局亮度最高為1000nit，支持杜比視界、HDR10。
小米12SUltra前置3200萬像素美顏高清自拍鏡頭，后置攝像頭為5000萬像素主攝為索尼IMX989，擁有1英寸大底，f/1.9光圈，23mm焦距，四合一后3.2μm大像素，支持OIS光學防抖，8P鏡片組，十分強大。后置4800萬像素長焦，擁有1/2英寸大底，120mm焦距，支持OIS。后置4800萬超廣角，擁有1/2英寸大底，13mm焦距。
小米12SUltra采用了Quard-Bayer像素陣列，鏡頭系統覆蓋了13毫米～120毫米全焦段，提供了徠卡原生雙畫質，分別為徠卡生動和徠卡經典兩種風格，在濾鏡上還有四款徠卡鮮艷、徠卡自然、徠卡單色、徠卡黑白HC選擇，支持徠卡人像拍攝模式，用戶可以拍攝具有質感的人像照片。
小米12SUltra后置三枚鏡頭均支持8K視頻拍攝，為實際使用中能夠提供很大的二次剪裁空間，配合等效120mm鏡頭，可以輕松捕捉遠距離的畫面。此外小米12SUltra還支持4K60P杜比視界HDR的拍攝和回放，這在Android設備中尚屬首次。
小米12SUltra配置小米澎湃P1快充芯片，支持67W有線快充、50W無線充電、10W反向充電。在細節上，配置哈曼卡頓立體聲雙揚聲器、紅外線遙控器、X軸線性馬達、多功能NEC，支持IP68級防塵防水。
小米12SUltra的優勢，則是徠卡影像的支持和1英寸的傳感器大底，2K分辨率的屏幕和MIUI13，讓人最驚喜的就是后置主攝，一英寸大底傳感器帶來了更高的感光度，自然在夜景的拍攝體驗上更加出色，噪點更少、拍攝時間更短。這些對于喜歡拍照的用戶來說，是非常值得考慮的。
