Быстрый отклик 6,73-дюймового экрана обеспечивается за счет частоты обновления 120 Гц и частоты опроса сенсорного экрана 240 Гц. Чувствительность сенсора высокая по всей площади, олеофобное покрытие качественное и позволяет пальцам легко скользить по поверхности, а вибромотор обеспечивает превосходный тактильный отклик.

Смартфон получил симметричные динамики, расположенные на верхней и нижней грани. В разработке и оптимизации данной акустики принимал участие бренд Harman Kardon.

Помимо высокой контрастности Xiaomi 12S Ultra предлагает поддержку HDR10+ и широкий цветовой охват. При использовании цветового пространства sRGB видимая ошибка цвета отсутствует. Заводская калибровка очень хорошая. Сканер отпечатков у Xiaomi 12S Ultra встроен в дисплей, как и у большинства современных флагманов. Срабатывает он быстро и четко, не ошибаясь в процессе.

Разрешение экрана составляет 3200x1440 пикселей, за счет чего картина очень четкая. Экран поддерживает технологию LTPO 2.0, что позволяет снижать частоту обновления до 1 Гц. Для управления яркостью используется ШИМ.

У Xiaomi 12S Ultra основной фото-модуль создан в сотрудничестве с Leica (Summicron 1:1.9-4.1/13-120 ASPH). Он включает три фотосенсора с различными объективами. Помимо 1-дюймового сенсора Sony IMX989 с разрешением 50 мегапикселей (эквивалент 35 мм, фокусное расстояние 23 мм, диафрагма f/1.9), имеются два 48-мегапиксельных сенсора с ультра-широкоугольной оптикой (13 мм, f/2.2) и перископическим объективом (120 мм, f/4.1).

Фотосенсор Sony IMX989 обеспечивает очень высокую четкость изображения при ярком дневном освещении: овершарп отсутствует, цвета натуральные, динамический диапазон широкий. Широкая диафрагма и высокая светочувствительность сенсора позволяют хорошо прорабатывать снимки, сделанные даже в сложных условиях освещения.

Основная камера Xiaomi 12S Ultra поддерживает съемку видео в разрешении до 8K с частотой до 30 к/с, а также в разрешении 4K с частотой до 60 к/с. Есть также режим замедленной съемки с частотой до 960 к/с в разрешении 1080p. Стабилизация работает очень хорошо, поддерживается переключение между всеми тремя камерами во время процесса записи видео (но только в формате 4K 30 к/с). Цветопередача и баланс белого настроены очень точно.

Впечатляющая аппаратная составляющая дополнена программными улучшениями от Leica: доступны режимы съемки "Leica Authentic Look" для создания предельно натуральных снимков, а также "Leica Vibrant Look", обеспечивающий повышенную яркость и более теплые тона.

Qualcomm Snapdragon 8+ Gen. 1 играет роль чипсета. Данный чип производится по 4-нм техпроцессу, его процессорная часть разделена на три кластера: основное ядро Cortex X2, три производительных ядра Cortex A710 и четыре энергоэффективных Cortex A510. В чипе также встроена графика Adreno 730.

Обеспечивается не только высокая скорость работы чипсета, но и эффективный отвод тепла. Даже при интенсивном использовании девайс не нагревается, а уровень его производительности длительное время остается неизменным. Скорость встроенной памяти стандарта UFS 3.1 находится на высоком уровне.