小米15 Ultra的镜头规格变化很大，四颗镜头依旧保持广角主摄+超广角+直立长焦+潜望长焦的全焦段四摄，但所有镜头几乎都有变化。
直立长焦的变化是最小的，IMX 858传感器和f/1.8大光圈都是没有变化的，不过镜头的焦距从75mm调整到70mm，光变倍数稍稍降低。这样的改变其实更贴合相机镜头的焦段，况且缩短了与主摄之间的光变覆盖空白。
超广角镜头采用了JN5传感器，尺寸为1/2.75英寸，比前代的IMX 858小一些，算是个降级。主摄依旧为5000万像素LYT-900，不过小米取消了可变光圈，采用f/1.63的固定大光圈。至于这两颗镜头降级的原因，其实就是因为放不下了，要给潜望长焦镜头腾出足够的物理空间。
潜望长焦镜头则升级到了2亿像素，传感器采用三星HP9，具有1/1.4英寸大底，支持OIS光学防抖，焦段则设置在100mm，换算下来是4.3X变焦。看似是比上一代倒退了，但通过2亿像素的数码变焦，依旧能实现无损变焦，在8.6X和17.2X变焦均是无损变焦，在更高倍数的变焦中，也能通过AI算法来提升清晰度。
10X变焦拍照
100%放大
我们不妨来看看样张，首先来看一组10X变焦样张，在鸭子入水瞬间进行的抓拍，画面不糊，且水波纹和鸭子本体都比较清晰。100%放大后，连羽毛细节和表面的小水珠细节都完整保留。
10X样张
30X样张
60X样张
这组样张中，10X样张的羽毛清晰度很高。提高到30X变焦后，头部的特写的小羽毛充满了细节，值得注意的是眼睛细节，放大后甚至看到倒影。继续变焦到60X后，瞳孔清晰深邃，边缘的毛细节清晰，已经具备了微观的还原能力。这样的变焦能力，对手机来说肯定是够用了。
与小米14 Ultra相比，小米15 Ultra的长焦镜头，具备更高的无损变焦能力，在实际样张表现中，在两部手机的无损焦段上，清晰度差距并不明显。
30X变焦中，小米15 Ultra的清晰度明显更高，小米14 Ultra有了模糊感，原因也显而易见，小米15 Ultra是在无损画质下放大不到1倍，小米14 Ultra则放大了3倍。
继续变焦到60X焦段，差距就更明显了，小米14 Ultra的建筑表面已经有马赛克感了，数码变焦痕迹明显。小米15 Ultra则是清晰丝滑，根本看不出软件痕迹。由此可见，小米15 Ultra的潜望长焦镜头是真的有用，大幅度的提升了超长变焦的拍照效果。
长焦方面的改善，只是小米15 Ultra影像手机的冰山一角，小米这次的最大改进，则是在光学层面进行的。按照小米的理念，有些问题必须要通过光学渠道来解决。比如我们经常遇到的鬼影、眩光问题，就是因为光线在镜头中进行反射所造成的。
小米15 Ultra在光学层面，进行了多种技术改进。在表面的保护玻璃采用了康宁GG7i玻璃，不仅有着更高的硬度和防刮能力，还在玻璃两面都进行了镀膜来降低反光率；镜片采用了树脂材质，优势是高通透性，还能吸收更多的红外光，降低紫边情况并改善偏色问题；内部镜头还采用了金字塔镀膜，这是一种纳米级别的规则性镀膜，能够通过独特的结构控制光线走向，进一步减少反光，从而通过光学手段来解决手机拍照的顽疾。从样张来看，在容易产生鬼影的典型场景中，小米15 Ultra的表现确实更好，更少的反射率让鬼影几乎不被肉眼所察觉，上一代已经出现了明显的鬼影。
小米方面认为，之前的夜景算法能解决问题，但也存在拍照物体固定、画面失真、无法抓拍等问题。小米15 Ultra的主摄和潜望长焦都是大底大光圈镜头，在夜景拍照上具有进光量优势，单凭光学层面，就能在夜景中获得足够的进光量和高动态范围，获得更真实的夜景效果。实拍样张中，小米15 Ultra和小米14 Ultra都具备非常通透的效果，拍照参数也完全相同，毕竟是相同的传感器。
小米15 Ultra
小米14 Ultra
将照片放大后，就能看到差距了。小米15 Ultra保持干净通透的画面，栏杆和圆球表现清晰。小米14 Ultra的画面有噪点，栏杆边缘有明显毛边，球体同样。看来光学层面的表现，真的应该被手机厂商所重视了。
另一组样张中，小米15 Ultra的曝光时间更短，画面宽容度更高。放大后可以看到，对玻璃后灯光的压制恰到好处。
夜景长焦方面，小米15 Ultra的清晰度更高，远处的楼牌可以看清文字；小米14 Ultra则是勉强可以看清。
在反差特别明显的远景夜景中，小米15 Ultra有着更高的感光度，但画面的表现非常接近真实情况，没有高光压制不够的情况，作为背景的建筑也保留了，小米14 Ultra的这部分就丢失了；发光部分显得非常均匀，同时画面纯净，降噪情况也非常好。
在人像拍照上，小米15 Ultra的主摄和潜望长焦均具备大光圈，在人像虚化上完全就是光学效果，配合第二代小米人像大模型2.0带来的优化，人脸会呈现更出色的立体感。
在光线比较充足的环境下，小米15 Ultra的人脸肤色表现非常自然，光影感十足，看起来十分立体，作为特写的清晰度足够。
一些复杂的环境中，小米15 Ultra的测量更准确，人脸明亮不暗，对于大众用户来说十分友好。
小米15 Ultra在人像虚化效果上堪称绝活，首先是有明显的前后景区别，效果十分自然，让人像有了更为突出的效果。这种虚化能力是具备全焦段支持的，总之就是随便怎么拍都好看。
在视频拍摄上，小米15 Ultra提供了ACES log模式，对专业人士来说，更方便后期调色。并且支持了全焦段8K不限时视频录制，看来这次的散热确实给力了，也更需要大存储版本了。对普通用户来说，在自研四轴防抖支持下，拍摄也更稳定了。另外，小米也提供了全新的徕卡限定水印，在分享照片时，也能让人知道你用的是最新款。
