全新的小米 11 Ultra 提供陶瓷黑、陶瓷白以及大理纹路特别版，这也是既小米6陶瓷版后再次使用陶瓷工艺的数字旗舰。采用更为高端的陶瓷纹理工艺，经过24道复杂工艺。机身背盖于相机模组连接处采用一个独特的「火山口设计」。小米 11 Ultra 在相机模组右边首次采用了全新的副屏设计，拥有极强的的视觉一体性观感。支持触控操作，息屏显示，通知预览等功能。

屏幕方面，小米 11 Ultra 采用一块6.81英寸三星 AMOLED QHD+ 四曲面屏幕，同样获得DisplayMate A+认证，E4发光材料，峰值亮度高达1700nit，分辨率为3200*1440，像素密度高达515PPI，120Hz刷新率，触控采样率480Hz，支持DCI-P3色域，拥有超高的色彩还原度，支持HDR10+以及杜比视界。前后均搭载光线传感器，灵敏度提升270%，支持8192级细腻调光。内置AI大师画质引擎，支持多种显示增强技术。全新的康宁大猩猩Victus玻璃，加上硬件防误触，屏幕体验更出色。屏下指纹，支持实时心率检测。

性能方面，搭载高通骁龙888处理器，采用5nm工艺制程，由1超3大4小的核心组合配置，超级大核主频高达2.84GHz，3颗大核主频为2.42GHz。12GB内存起跳，使用了满血版LPDDR5内存，主频升级到3200MHz，数据传输速率从5500Mbps提升至6400Mbps。支持最新的WIF6 增强版，无线速率更进一步。

5000mAh大容量电池，搭载第二代硅氧负极技术，充电速度更快、更轻薄同时兼具大容量。充电方面，支持67W有线快充以及67W无线快充，36分钟即可冲至100%，同时支持10W无线反向充电。散热方面，首发全相变散热技术，采用全新可相变有机烃材料，通过固液气三态变化散热系统，将热量快速迁移、导出，确保高能稳定输出。立体声双扬声器，通过哈曼卡顿音频认证，X轴线性马达同样搭载。此外，小米 11 ULTRA还首次支持IP68级防尘防水。

摄像方面，小米11 Ultra 采用后置三摄方案，每个摄像均拥有主摄级别的素质。主摄首发三星GN2 CMOS传感器，尺寸达到1/1.12英寸，接近一英寸大底，5000W像素，单像素达到1.4um，四合一下可达2.8um融合超大像素。同时采用全新的Dual PD Pro对焦技术，全像素全向8核对焦，支持OIS光学防抖。4800万像素128°超广角+4800万像素长焦，长焦支持120倍数码光学混合变焦，完美覆盖12-120mm焦段。算法方面，首次搭载小米自演的夜枭算法，提升暗光画质，支持8K视频录制、以及慢动作视频拍摄，双原生ISO Fusin、全链路HDR10+、多重采样技术、以及多机联录等功能。