Dari sisi spesifikasi, Xiaomi 17 Ultra diperkirakan membawa chipset Snapdragon 8 Elite 5 yang menjadi standar pada seri Xiaomi 17 lain. Namun perbedaan terbesar terdapat pada sektor kamera yang disebut menggunakan sensor paling besar yang pernah dipasang pada sebuah ponsel. Jika rumor ini benar, Xiaomi bisa menjadi produsen pertama yang menawarkan sensor lebih besar dari ukuran satu inci, yang sebelumnya hanya digunakan pada kamera digital profesional. Langkah agresif ini menciptakan ekspektasi tinggi terhadap kemampuan fotografi, kualitas cahaya rendah, serta detail gambar yang dapat dihasilkan perangkat tersebut.

Sebelumnya, Xiaomi sudah bekerja sama dengan Sony dalam menghadirkan sensor 1 inci pada beberapa model ponsel seri sebelumnya. Inovasi tersebut dianggap sebagai salah satu capaian besar dalam dunia fotografi mobile karena membawa kualitas mirip kamera digital ke dalam perangkat genggam. Dengan rencana penggunaan sensor yang lebih besar, Xiaomi 17 Ultra berpotensi mengubah standar pasar smartphone premium. Hal ini semakin menarik perhatian karena ponsel ini disebut tidak akan membawa layar kedua seperti yang terdapat pada Xiaomi 17 Pro. Keputusan ini diyakini diambil untuk memberikan ruang bagi modul kamera yang jauh lebih besar agar dapat berfungsi secara optimal.