在性能方面，小米11Ultra搭载骁龙888处理器+满血版LPDDR5+UFS3.1，为了降服“火龙”，小米11Ultra采用全相变散热技术，将固液相变导热垫应用在手机上，导热效率相比凝胶提升100%，配合2000mm2大VC，形成固液气三态疾速散热系统，随时高效散热，使得骁龙888处理器的性能得以充分发挥，完全能流畅运行各种游戏。
在屏幕方面，小米11Ultra采用6.81英寸2K四曲面屏，支持120Hz刷新率、480Hz触控采样率，支持10比特色彩显示和DCI-P3色域，凭借小米自研屏幕色彩校准算法，小米11Ultra色准表现JNCD值≈0.38、ΔE≈0.41，显示效果很优秀。
小米11Ultra屏幕采用了E4发光材料，拥有最高900尼特的激发亮度和高达1700尼特的峰值亮度，功耗低。支持全链路HDR10+显示，结合AI大师画质引擎，支持超分辨率显示、MEMC运动补偿、AI智能场景优化以及视频画质增强，并且也支持低亮度下DC调光设置。
在影像方面，小米11Ultra更是表现强劲，后置三摄均为主摄镜头，主摄为三星5000万像素1/1.12英寸GN2大底主摄（8P镜头，四轴OIS光学防抖），辅以4800万像素IMX586等效12毫米超广角（7P镜头）+4800万像素IMX586潜望式长焦（支持120倍潜望式变焦，5倍光学变焦，10倍等效光学变焦）。
在续航快充方面，小米11Ultra内置5000mAh电池，支持有线和无线快充，均达到了67W功率，半个小时即可充满电。采用的MTW多极耳电芯加上第二代硅氧负极电芯，解决了提升充电速度，降低充电温升，以及充电不发热的大难题。
在细节功能上：
1）小米11Ultra配置有WiFi6增强版、X轴线性马达，红外线遥控、哈曼卡顿调音立体声双扬声器，拥有IP68防水等级。
2）小米11Ultra机身内置了多点监控，可以精确感知主板，CPU，相机，电池，接口等不同区域的温度情况，匹配AI温控模型。
3）小米11Ultra新加入灵眸视窗功能，提供了相对应的适配优化，在右侧小窗中你可以选择时间样式、个性签名以及插入图片。
4）小米11Ultra设计了一块全新的副屏，在利用后置镜头进行自拍，副屏不仅可以实现表情管理，还可以查看合影的人是否都在镜头中，轻松拍出比前置相机更为清晰完美的自拍大片。
