小米12S Ultra采用一体化金属框架，背部使用环保有机硅材料，类小牛皮的纹理；支持IP68防水防尘；拥有经典黑、冷杉绿两款配色，后置镜头模组采用圆盘设计，配有23K金边。

硬件方面，小米12S Ultra搭载骁龙8+Gen 1处理器，首次采用「叶脉冷泵散热系统」，导热性能相比传统VC提升100%；搭载小米澎湃G1电池管理芯片+小米澎湃P1快充芯片双芯片，配备第二代硅氧负极电池，容量达4860mAh，支持67W有线秒充、50W无线秒充、10W无线反充。

影像方面，小米12S Ultra配备徕卡专业光学镜头，首发索尼IMX989，1英寸大底专业主摄，支持OIS光学防抖；完整1英寸大底：具有出类拔萃的感光能力；8P非球面高透镜片：提升拍摄体验；全涂墨、防眩光镀膜：削弱镜头眩光，并采用环烯烃镜片、IR滤光片。配备48MP超广角（IMX586，等效13mm）+48MP潜望长焦（IMX586，5x / 120x，等效120mm）。

小米12S Ultra安卓首发支持杜比视界HDR视频拍摄，8K专业电影拍摄；HyperOIS防抖；经过Adobe实验室校准10bit RAW。其他方面，小米12S Ultra配备2K E5屏，支持第二代LTPO，配备立体声双扬。

售价方面，8+256GB版本售5999元，12+256GB版本售6499元，12+512GB版本售6999元。

小米12S/12S Pro搭载骁龙8+Gen 1处理器，CPU功耗降低33%、GPU功耗降低30%，跑分超110万，支持动态性能调度技术。

屏幕方面，小米12S/12S Pro与上一代一致。小米12S配备2400×1080 OLED屏幕，华星光电第五代发光材质，峰值1100nits亮度，120Hz刷新率，480Hz触控采样率，12bit色深，前后双光感，16000级调光，康宁Victus保护玻璃，支持P3色域，JNCD≈0.29、deltaE≈0.36，60Hz类DC调光。

小米12S Pro采用6.73英寸3200×1400三星E5 AMOLED 屏幕，局部峰值1500nits 亮度，120Hz刷新率支持LTPO 2.0，480Hz触控采样率，10bit色深，前后双光感，康宁 Victus 保护玻璃，支持 P3色域，JNCD≈0.34、deltaE≈0.33，支持低频闪模式。

小米12S配备4500mAh电池，支持67W有线秒充、50W 无线秒充、10W 无线反充；小米12S Pro配备4600mAh电池，120W有线秒充、50W无线秒充、10W无线反充。

影像方面，小米12S/12S Pro将广角主摄升级到索尼IMX707，夜枭2.0算法，CyberFocus追焦系统，30张/秒连拍，通过徕卡Summicron认证，徕卡经典、徕卡生动双画质风格、内置徕卡自然、徕卡鲜艳、徕卡单色、徕卡单色HC4款徕卡滤镜等。

售价方面，小米12S 8+128GB版本售3999元，8+256GB版本售4299元，12+256GB版本售4699元，12+512GB版本售5199元；小米12S Pro 8+128GB版本售4699元，8+256GB版本售4999元，12+256GB版本售5399元，12+512GB版本售5899元。