小米12S Ultra采用三星2K分辨率 E5OLED屏幕，支持120Hz和LTPO2.0智能刷新率，去年的小米11Ultra，使用的是三星的E4屏幕，也达到了2K级别，同时还支持HDR10+，杜比视界和DisplayMate A+，预计今年的小米12Ultra除了继续支持上述的功能外，还会在节能上表现更突出。
小米12S Ultra的这块屏幕，还使用了中间顶部的单挖孔屏幕设计，前置单摄像头，摄像头像素为3200万像素，同时还支持屏下指纹解锁。
小米12S Ultra使用的是曲面屏幕，屏幕是2K 120Hz的三星E5屏幕。这款屏幕还支持LTPO 3.0 自适应高刷新率，也就是让屏幕在静态的时候刷新率更低，如看图片，文字的时候，如果屏幕没有滑动，则刷新率比较低，可以更加省电。去年的小米11 Ultra的屏幕是一块6. 81 英寸的四曲面全面，预计今年小米12S Ultra在屏幕方面也会差不多，但屏幕技术会有进一步提升。
小米12S Ultra支持IP68级防尘防水，在受控实验室条件下经测试，其效果在 IEC60529标准下达到 IP68级别 （在最深1.5米的水下停留时间最长可达30分钟）。需要注意的是，即使达到了IP68级别防尘防水，但也不能直接长时间放置在水中，万一进水也无法获得保修。
小米12S Ultra概念机预计和小米12S Ultra使用一样的屏幕，其参数为6.73 英寸 2K 超视感屏，AMOLED 微曲柔性屏，分辨率： 3200 x 1440，显示帧率：最高 120Hz，触控采样率：最高 240Hz，原色屏、第二代LTPO、10bit、DCI-P3、经典护眼、纸质护眼、360° 感光、阳光屏、自动亮度2.0、AI 大师画质引擎、超薄屏下指纹、暗光解锁、心率检测、对比度 8，000，000： 1、HDR10+丨Dolby Vision 峰值亮度：1500nit。
小米12S Ultra有望搭载联合三星研发的GN3主摄高达2亿像素主摄，大底尺寸达到1英寸，还有4000万像素超广角镜头以及双1200万像素长焦镜头等，支持10倍光学变焦。
小米12S Ultra使用的是立体双扬声器，去年的小米11 Ultra使用的也是双扬声器，其中底部扬声器为1216P 0.8mm MAX超线性扬声单元，顶部的扬声器是1014 超线性听筒二合一扬声器，都是小米和哈曼卡顿合作调音。评测机构DxOMark给小米11 Ultra的评分是80分，属于相当高的分数，在当时的全球手机扬声器这一评比中，全球排名第二
小米12S Ultra的后置摄像头分别是主摄5000万像素(IMX989，OIS)+4800 万像素超广角(OIS)+4800万像素潜望长焦( 120 倍变焦)，在长焦方面可以比较清楚的拍摄距离在几十米外的景物。不过在拍摄较远的景物时，镜头可能会比较晃。
如果参考去年小米11 Ultra的拍摄水平，应该拍摄10米范围内的景物效果会比较好。另外在近距离对焦方面，小米12S Ultra最近可使用超广角对焦约5cm内的景物。
小米 12S Pro属于性能比较全面的一款，它的处理器是高通骁龙8Gen 1 Plus，屏幕是6.73英寸2K超视感屏，分辨率： 3200 x 1440，支持120Hz显示刷新率。相机方面，也有徕卡加持的镜头，主摄是5000万像素的索尼IMX707，还有5000 万 人像主摄和5000 万 超广角主摄，快充达到了120W小米澎湃秒充
在价格方面，小米 12S Pro起售价格是4699元（8GB+128GB），是介于小米12 Pro天玑版和小米12S Ultra版本之间，关键是它有徕卡的镜头调教加持。
小米12S Ultra充电速度为67W充电，正常输出5V3A，快速输出5V6.2A或20V33.2A。相比上一代小米11Ultra的充电速度有所降低，但是今年小米12S Ultra的电池容量可能会提升，这样可以提升手机的续航时间。另外67W的充电速度和100W在很多场景中区别并不大。
小米12S Ultra的后置摄像头有一颗4800万像素潜望长焦，支持120倍变焦，可以拍摄比较高清晰的月亮照片。另外在去年的小米11 Ultra上，已经支持了月亮模式。打开手机上的MIUI相机和AI场景相机，普通拍照模式下对准月亮，放大到 4 倍变焦以上，手机即可AI智能判断并提供月亮模式的选项。
月亮模式实际上是利用了手机相机以及AI对月亮的智能判断让手机拍到的月亮更加清晰，更容易看到月球上的环形山等地形。
小米12S Ultra有两种解锁方式，分别是屏下指纹解锁和人脸解锁。小米12 Ultra使用的三星E5 OLED屏幕，可使用屏下指纹解锁，同时其屏幕采用挖孔屏设计，使用的是2D人脸解锁方式。从安全新角度来看，屏下指纹解锁安全度要高于2D的人脸解锁方式，小米12S Ultra并没有采用类似苹果的Face ID解锁方法，但目前大家日常生活中戴口罩频率很高，使用屏下指纹解锁方式会更加方便，高效。