新机搭载星辰通信，号称“小米史上最强通信系统”。新机配备高性能天线组、三颗通信芯片，搭配AI全场景优化。
配有白色、黑色、黑银以及松柏绿两款双拼色。
小米15Ultra屏幕拥有2K超清分辨率，配备3200nits超级阳光屏，还配备了小米龙晶玻璃2.0、超声波指纹、立体双扬声器。
性能方面，小米15Ultra搭载骁龙8至尊版，双路翼型环形冷泵散热，还搭载了6000mAh小米金沙江电池，号称「小米史上续航实力最强Ultra」。
影像方面，小米15Ultra代号为“夜神”，搭载徕卡光学专业四摄，支持28倍无损变焦，号称「四摄八焦段无断档接力」。
售价上，2GB+256GB版本售价6499元；16GB+512GB版本售价6999元；16GB+1TB版本售价7799元；16GB+1TB（双卫星版）版本售价7999元。