规格上，小米12S Ultra搭载了2K 522PPI E5材质AMOLED屏幕，2900平方毫米VC均热板，骁龙8+处理器，4600mAh电池，120W+50W+10W充电。影像方面搭载后置5000万像素三摄，等效焦距14/24/50mm，支持2倍光变，内置经典大师镜头包，包括经典人文黑白进镜头，旋焦镜头，柔焦镜头，其他包括小米影像大脑，万物追焦，已经全新的闪电连拍都一应俱全。
骁龙8+的优秀表现大家可以在小趣的小米12S Pro体验中大致了解，而小米12S Ultra相较于Pro则更加优秀，安兔兔跑分直飙110万，GeekBench单多核跑分1282/4130，3DMark Wild Life Extreme 2777分，《原神》最高画质实测中，15分钟平均58.23帧，表现出色。
整体来看，小米12S Ultra确实充分发挥了骁龙8+的全部优势，大幅提升的CPU多核性能，直逼A系列的GPU表现，更稳定的游戏帧数，让小米12S Ultra性能与能耗表现都登上新台阶。而且更重要的是，在低负载使用中可以明显感觉到小米12S Ultra是凉的，不会出现个别骁龙8机型单纯拿在手中就一直温热的情况，日常体验提升巨大。
