Theo Engadget, trong số các camera trên Xiaomi 13 Ultra, đáng chú ý nhất là camera chính 23 mm với cảm biến Sony IMX989 50 MP kích thước 1 inch hỗ trợ tính năng OIS, đồng thời khẩu độ thay đổi để chuyển đổi giữa f/1.9 và f/4.0 cho các mục đích chụp ảnh khác nhau.
Ba camera còn lại bao gồm camera siêu rộng (12 mm, f/1.8, trường nhìn 122 độ), zoom kính tiềm vọng 5x (120 mm, f/3.0, OIS) và zoom 3,2x mới (75mm, f/1.8, OIS) để chụp ảnh chân dung sắc nét với nhiều hiệu ứng nền mờ hơn. Tất cả đều sử dụng cảm biến Sony IMX858 50 MP 1/2,51 inch mới được tuyên bố là cung cấp khả năng giảm nhiễu, lấy nét toàn pixel và hiệu suất DOL-HDR hàng đầu. Điều này sẽ đảm bảo chất lượng hình ảnh ổn định hơn trên cả 4 camera - vốn là một thách thức lớn đối với các nhà sản xuất smartphone trước đây. Ở mặt trước là camera selfie đặt trong phần đục lỗ với cảm biến 32 MP.
Giống như các điện thoại hàng đầu hiện nay, Xiaomi 13 Ultra cũng đi kèm chip Snapdragon 8 Gen 2, kết hợp RAM LPDDR5X lên đến 16 GB và bộ nhớ trong UFS 4.0 lên đến 1 TB. Thiết bị cũng hỗ trợ USB 3.2 với tốc độ đường truyền lên đến 5 Gbps và đầu ra video DisplayPort lên đến 4K 60 Hz. Thỏi pin dung lượng 5.000 mAh hỗ trợ sạc nhanh 90W cho phép nạp từ 0 đến 100% trong 35 phút. Đặc biệt, nếu điện thoại chỉ còn 1% dung lượng pin và chuyển sang chế độ Hibernation, nó có thể hoạt động 60 phút ở chế độ chờ hoặc 12 phút cho cuộc gọi nhờ vào các chip đặc biệt của Xiaomi là Surge P2 và G1.
Mặc dù màn hình AMOLED vẫn có kích thước 6,73 inch và độ phân giải 3.200 x 1.440 như tiền nhiệm Xiaomi 12S Ultra, nhưng lần này là tấm nền LTPO mới do CSOT (một công ty con của TCL) cung cấp. Điều này được cho là hưởng lợi từ vật liệu phát sáng C7 mới với độ sâu màu 12 bit chính xác hơn, cùng độ sáng tối đa 2.600 nit (hoặc lên đến 1.300 nit ở chế độ HDR), góc nhìn tốt hơn và mức tiêu thụ điện năng thấp hơn. Người dùng cũng nhận được hỗ trợ Dolby Vision.
Xiaomi 13 Ultra đạt xếp hạng IP68 cho khả năng chống bụi và nước. Ngoài thân kim loại nguyên khối, thiết bị này còn bao gồm vật liệu công nghệ nano thế hệ thứ hai có đặc tính chống vi khuẩn và chống tia cực tím. Bên trong, thiết bị có một buồng làm mát bằng hơi hình vòng mới, sử dụng nhiều kênh chất lỏng để tản nhiệt nhanh hơn ba lần so với thiết kế thông thường. Điều này chủ yếu là để giữ cho điện thoại mát mẻ trong khi quay video 4K.
Công ty cũng đã triển khai mô-đun ăng-ten di động cánh kép hứa hẹn giúp tăng 58% khả năng thu tín hiệu trên tất cả các băng tần. Ngoài ra, cách bố trí ăng-ten đối xứng sẽ giảm nhiễu từ tay và cũng có một ăng-ten 5G chuyên dụng mới giúp tăng tín hiệu của băng tần n78 lên 100%.
