Camera được nâng cấp mạnh cả về phần cứng lẫn phần mềm. Trong đó, camera chính được trang bị cảm biến Isocell HP2 mới hỗ trợ chụp thiếu sáng tốt hơn nhờ công nghệ gộp điểm ảnh. Đi kèm là chống rung OIS được tăng gấp đôi biên độ, kết hợp chống rung điện tử VDIS. Nhờ đó, việc quay phim, chụp thiếu sáng vẫn giữ được hình ảnh ổn định, không bị rung nhoè. Cảm biến mới hỗ trợ 8K tốc độ 30fps với khung hình rộng hơn nhiều so với S22 Ultra, kích thước pixel lớn cũng mang lại màu sắc đẹp hơn trước.
Camera selfie giảm từ 40 xuống 12 megapixel, nhưng hỗ trợ lấy nét tự động Dual Pixel để chụp nhanh trong điều kiện thiếu sáng.
Galaxy S23 Ultra chạy hệ điều hành Android 13 với giao diện OneUI 5.1. Ngoài chế độ cá nhân hoá và cải tiến về hiệu suất cũng như bảo mật, Samsung cũng nâng cấp tính năng cho S Pen với khả năng tự nhận diện chữ viết tay, hỗ trợ tiếng Việt và chuyển thành dạng text để gửi tin nhắn, thay vì phải cất bút vào và dùng bàn phím ảo như thế hệ trước. Tính năng này hỗ trợ hầu hết ứng dụng nhắn tin như Messenger, Telegram, WhatsApp.
S23 Ultra trang bị Snapdragon 8 Gen 2 được sản xuất riêng cho dòng Galaxy, với hiệu năng mạnh hơn phiên bản chip thông thường. Máy có RAM LPDDR5X và bộ nhớ UFS 4.0 nhanh hơn. Điểm nhấn của chip là công nghệ Ray Tracing tăng chất lượng đồ hoạ khi chơi game. Apple được cho là đã thất bại khi áp dụng công nghệ này trên A16 Bionic do tiêu thụ nhiều điện năng.
Hệ thống tản nhiệt buồng hơi trên S23 Ultra được nâng cấp với kích thước lớn gấp đôi thế hệ trước, giúp máy không bị nóng nhanh, nên hoạt động ổn định hơn.
Pin có dung lượng 5.000 mAh, hỗ trợ sạc nhanh có dây 45 W và sạc không dây 15 W.
Galaxy S23 Ultra bản tại Việt Nam có RAM 8 GB và 12 GB, bộ nhớ trong 256 GB, 512 GB và 1 TB với giá lần lượt 31,99 triệu, 36,99 triệu và 44,99 triệu đồng. Ngoài bốn màu xanh lá, tím, trắng và đen, S23 Ultra còn có các màu được bán độc quyền trên hệ thống của Samsung là xám, xanh da trời, đỏ lychee.