小米12S Ultra镜头周围有金色圆环装饰，机身上有白色的徕卡 LEICA Logo，环保有机素皮材质，抗污耐用，自然亲肤，机身重225g，有冷杉绿和经典黑两种配色。

小米12S Ultra采用三星E5发光材质，LTPO2.0，自研Micro-Lens微棱镜技术，2K分辨率，120Hz刷新率，480Hz触控采样率，支持1-120Hz智能动态刷新率。这块屏幕还通过了DisplayMate A+等级认证，创造15项屏幕新纪录，拥有出众的色准色深表现，前后双感光，支持16000级别的屏幕亮度调节，兼顾显示细腻与续航体验。更坚固的康宁大猩猩玻璃Victus为屏幕提供坚实保护。

性能方面，搭载高通骁龙8+ Gen 1处理器，采用4nm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3.2GHz，3颗大核主频为2.5GHz。搭载 FBO 焕新存储技术。已被闪存全部主流品牌采用，并被纳入下一代 UFS 4.0 国际闪存标准。该技术在 UFS 存储芯片中自动检测、自动整理手机存储碎片。模拟 4 年使用测试，读写速度几乎无衰减。搭载的小米动态性能调度技术，实时智能预判画面及操作，调整骁龙8+激活核心数量、频率及屏幕刷新率，让骁龙8+的性能收放自如。

小米 12S Ultra 内置4860mAh大容量电池，二代硅氧负极电池，内置澎湃 P1 和小米澎湃 G1 两颗自研芯片，形成小米澎湃电池管理系统，毫秒级实时监控电池安全，大幅提升续航预测精准度，有效增长手机续航时长，支持 67W 有线快充和、50W 无线闪充和10W无线反向充电。散热方面，全新叶脉冷泵散热技术则采用仿生设计，设计原理类似植物叶片，为冷液传导打开定向高速通道，导热性能更交高效。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。

影像方面则是前置 20MP 摄像头，后置 5000 万主摄，IMX989 图像传感器，完整的一英寸大底，搭配徕卡光学镜头，8P 非球面高透镜片，逐片ALD超低反光学镀膜，逐片边缘涂墨，新型环烯烃材料，旋涂工艺IR滤光片，支持OIS光学防抖和Octa-PD相位对焦，支持杜比世界HDR视频拍摄，支持10bit RAW 格式照片，4800 万超广角，支持AF自动对焦， 4800 万潜望长焦，1/2英寸大底，120mm等效变焦，支持OIS光写防抖和Zoom EIS防抖，自研CyberFocus 万物追焦技术，支持30 张/秒闪电连拍，夜景疾速抓拍，徕卡原生双画质，同时还配备了徕卡自然、徕卡鲜艳、徕卡单色、徕卡单色 HC 四款徕卡滤镜，提供 35mm 经典黑白、50mm 经典旋焦、90mm 经典柔焦3款大师镜头包。