12S Ultra是小米旗下数字系列的高端影像旗舰产品，该款产品为小米与徕卡联合研发，主打“原汁原味的徕卡影像”的拍摄体验。
小米12S Ultra的外观设计以徕卡百年经典配色为灵感，提供经典黑和冷杉绿两款配色；机身后盖外层是环保有机硅素皮，抗污耐用，更自然亲肤。
小米12S Ultra搭载5000万像素主摄、4800万像素潜望式长焦摄像头和4800万像素超广角摄像头，其中主摄传感器尺寸达到了1英寸，并支持四合一3.2μm大像素输出和OIS光学防抖。
小米12S Ultra采用的6.73英寸E5材质屏幕拥有3200*1440的分辨率，支持最高120Hz刷新率，并采用第二代LTPO技术以实现不同使用场景下的自适应刷新率。同时也支持10bit色深和HDR10+、杜比视界等强大功能特性。
小米12S Ultra采用第一代骁龙8+移动平台，并配备了满血版LPDDR5与满血版UFS3.1。相较上代平台，第一代骁龙8+移动平台集成的Adreno GPU实现了10%的频率提升和30%的功耗降低，Kryo CPU实现了10%的处理速度提升和30%的能效提升。
小米12S Ultra内置立体声双扬声器，哈曼卡顿调音，同时支持杜比全景声，可带来更加饱满、沉浸的听觉体验。
另外，小米12S Ultra还支持Snapdragon Sound骁龙畅听技术，通过Qualcomm aptX Adaptive音频技术，可提供录音室母带级音质——24bit/96KHz的高解析、高分辨率音乐。搭配同样支持骁龙畅听的耳机，可随时随地享受无损音乐。
同时Snapdragon Sound骁龙畅听音频技术还能提供清晰的语音通话和极低延迟的游戏体验，同时具有出色的连接性和更长的续航时间。
