Xiaomi 15 Ultra एक नया Leica अल्ट्रा-प्योर ऑप्टिकल सिस्टम पेश करेगा, जिसे इमेज क्लिएरिटी और लाइट इंटेक को बढ़ाने के लिए डिजाइन किया गया है। डिवाइस का कोडनेम नाइट गॉड रखा गया है, जो लो लाइट में बेहतर फोटोग्राफी देता है। स्मार्टफोन में एक पावरफुल 200 मेगापिक्सल पेरिस्कोप टेलीफोटो लेंस के साथ एक नया 1 इंच प्राइमरी सेंसर होगा, दोनों को इमेज प्यूरिटी और डायनेमिक रेंज में सुधार करने के लिए इंजीनियर किया गया है।