根据爆料，该机主摄将采用索尼LYT900传感器。索尼LYT900传感器采用1英寸超大底，拥有5000万像素，1.6μm像素尺寸，是目前行业内最顶级的手机影像传感器。同时，该机主摄支持f/1.6x固定大光圈，物理焦距等效8.76mm，支持2X无损焦段，重新定制了模组；2亿潜望镜比长更长，物理焦距突破25mm，支持长焦微距。
小米15 Ultra预计2025年第一季度正式发布，搭载高通骁龙8 Elite移动平台，配备2K OLED显示屏幕，支持高刷新率和高采样率，内置6000mAh左右的超大容量电池，支持120W有线充电以及无线充电，后置四摄，其中包括一颗一英寸的超大底主摄、一颗大底超广角镜头、一颗两亿像素潜望式长焦镜头和一颗直立长焦镜头，除潜望式长焦外，其余均为5000万像素，且由徕卡参与调校。
市场方面，预计小米15 Ultra将与OPPO Find X8 Ultra、vivo X200 Ultra、荣耀Magic 7至臻版等机型竞争。
