Xiaomi 15 Ultra оснащён OLED-экраном диагональю 6,73 дюйма разрешением 3200 х 1440 пикселей, с частотой 120 Гц и яркостью 3200 кд/м2. Основная камера Leica включает 50-мегапиксельный сенсор (1", F/1,63), 50-мегапиксельный сверхширокоугольник (F/2,2), 50-мегапиксельный телевик с 3-кратным зумом и 200-мегапиксельный перископический модуль (4,3х зум, F/2,6). Фронтальная камера получила разрешение 32 Мп.

Аккумулятор 6000 мАч поддерживает проводную зарядку мощностью 90 Вт и 80-ваттную беспроводную. Смартфон на базе Snapdragon 8 Elite получил защиту IP68 и поддерживает спутниковую связь.