10月17日，注意到，有数码博主透露，小米15 Ultra将搭载全新升级的主摄像头，不仅拍照速度大幅提升，视频拍摄也更加稳定流畅。此外，该机还将特别配备定制人像镜头及更强大的图像处理算法，而2亿像素的直立长焦镜头更是覆盖了更广泛的焦段，并对暗光环境下的拍摄效果进行了优化。新广角镜头的设计也更为和谐，全系列镜头均采用了大光圈设计。博主强调，小米15 Ultra的影像系统并未如网络传言般缩水，反而增强了可用性。

小米15 Ultra最大亮点之一在于搭载了2亿像素的直立长焦镜头。据其他消息透露，该镜头型号为三星ISOCELL HP9，焦距达到100mm，并支持光学防抖功能。公开资料显示，三星ISOCELL HP9拥有1/1.4英寸的大底和惊人的2亿像素分辨率，通过先进的4x4像素合并技术，即便在低光环境下也能输出清晰明亮的1200万像素照片，此时每个像素点的大小可达2.24μm。

就目前爆料来看，小米15 Ultra的影像在安卓阵营中无疑将再次占据领先地位。作为参考，小米14 Ultra后置四摄系统，主摄采用了索尼LYT-900传感器，等效焦距23mm，辅以超广角镜头及两颗长焦镜头，其中广角镜头等效焦距12mm，长焦镜头等效焦距分别为75mm和120mm，所有镜头均达到了5000万像素的高水准。软件层面，小米14 Ultra支持第三代徕卡色彩科学、小米影像大脑3.0，以及UltraHDR、UltraRAW和UltraZoom beta等功能。

外观方面，由于小米15 Ultra配备了体积庞大的2亿像素潜望长焦镜头，因此正在测试全新的摄像头排列布局，但整体设计依然保留了标志性的圆形模组风格。