Galaxy S20 Ultra là smartphone có camera lớn, thể hiện không chỉ ở thông số kỹ thuật 108 "chấm" hay zoom 100x, mà còn ở cả kích thước của cụm camera sau. Để bao trọn toàn bộ bốn camera cùng đèn flash, Samsung đã dùng một khung dạng chữ nhật kích thước ngang ngửa bao diêm, dày vượt lên đáng kể so với thân máy.
Các cảm biến và ống kính lớn là điều kiện cần để có những bức ảnh đẹp, nhưng bù lại cũng khiến cho bề mặt này có nguy cơ bám vân tay hoặc vết bẩn lớn hơn. Trước mỗi lần chụp, người dùng nên lau cụm ống kính này để đảm bảo chất lượng ảnh tốt nhất.
Về thông số kỹ thuật, cụm camera của Galaxy S20 Ultra gồm camera chính 108 megapixel f/1.8, camera zoom 4x 48 megapixel, camera góc rộng 12 megapixel, cùng một cảm biến ToF.
Giao diện chụp ảnh của Galaxy S20 Ultra có nhiều thay đổi so với những sản phẩm tiền nhiệm, như chế độ "Một đoạn" (Single Take), Video chuyên nghiệp. Ngoài ra, thao tác bấm giữ nút chụp sẽ kích hoạt nhanh tính năng quay video; còn khi muốn chụp liên tiếp, người dùng cần kéo và giữ nút chụp về phía cạnh máy.
Trong mục chọn kích cỡ ảnh, Galaxy S20 Ultra có thêm tuỳ chọn chụp ảnh kích cỡ 4:3 với độ phân giải tối đa là 108 megapixel.
Thử nghiệm camera 108 megapixel ở độ phân giải tối đa (ảnh trái) và khi gộp điểm ảnh còn 12 megapixel (ảnh phải). Ảnh bên phải vốn đã đủ tốt nếu xét trên điều kiện ánh sáng yếu và có phần phức tạp. Ảnh có độ chi tiết tốt, sáng và ít nhiễu, màu sắc chuẩn. Trong khi đó, bức ảnh bên trái lại có độ tương phản cao hơn, màu sắc rực hơn.
Phóng to cả hai bức ảnh lên 100 lần, có thể thấy được lợi thế của "số chấm" cao. Bức ảnh được chụp ở độ phân giải 108 megapixel (bên trái) có độ chi tiết cao hơn. Sự chênh lệch này không nhiều nhưng vẫn đủ cho phép người xem "soi" đươc những chi tiết rất nhỏ, như quần áo cầu thủ, những vết cỏ trên sân... Đánh đổi là thời gian lưu ảnh lâu hơn khoảng nửa giây. Dung lượng một bức ảnh 108 megapixel khoảng 13-15 MB, gấp 4 lần những bức ảnh 12 "chấm".
Số chấm "khủng" không hoàn toàn là một chiêu quảng cáo của Samsung. Nó mang lại nhiều giá trị thực sự, hỗ trợ tốt trong những tình huống người dùng phải đánh đổi thời gian và dung lượng bộ nhớ để có chất lượng ảnh tốt nhất.
Mức zoom cho chất lượng ảnh tốt nhất trên S20 Ultra là 4x, do máy có riêng một camera với ống kính này. Đây cũng là mức zoom cao trên smartphone. Ảnh từ camera zoom 4x của S20 Ultra có chất lượng tốt trong điều kiện đủ sáng, nhưng khá nhiễu và dễ rung khi chụp buổi tối, bởi khẩu độ của ống kính là f/3.5, nhỏ hơn khá nhiều các ống kính khác. Bù lại, người dùng có thể có những góc máy lạ, chụp được nhiều chủ thể từ xa mà không cần tiến đến.
Single Take, hay chụp "Một đoạn", là tính năng mới trên bộ ba Galaxy S20. Tính năng này giúp người dùng chỉ cần bấm nút chụp một lần, mà vẫn thu lại đủ cả bối cảnh bằng video, máy ảnh góc rộng, góc siêu rộng, ngoài ra còn thêm các hiệu ứng nhạc hoặc màu sắc để người dùng có thể chia sẻ ngay lên mạng xã hội.
Tuy nhiên hạn chế nhỏ là các bức ảnh từ Single Take sẽ do AI đánh giá đâu là khoảnh khắc đẹp và chọn, thay vì cho người dùng chọn khoảnh khắc mong muốn.
Trên Galaxy S20 Ultra, Samsung đã bỏ tính năng "khẩu độ kép" vốn có từ Galaxy S9. Camera chính của máy có khẩu độ duy nhất là f/1.8. Thay đổi này giúp người dùng có thể chụp được những bức ảnh xóa phông mạnh hơn, chụp nhanh hơn trong điều kiện đủ sáng. Các bức ảnh từ camera chính của Galaxy S20 Ultra có độ sắc nét cao, màu sắc có phần tươi hơn thực tế.
Tính năng chụp ảnh "Lấy nét động" (xóa phông) trên Galaxy S20 Ultra vẫn duy trì ưu điểm từ các thế hệ trước, với khả năng tách nền chuẩn, cùng các hiệu ứng như Điểm màu, thu phóng, xoáy, tuy nhiên đã không còn tính năng Art-Bokeh.
Máy cũng sử dụng các camera cùng cảm biến ToF để đo khoảng cách và xóa phông. Thử nghiệm ở khoảng cách chụp lớn hơn 2 mét, S20 Ultra vẫn nhận diện được chủ thể và tách nền chuẩn xác.
Tính năng chụp ảnh góc siêu rộng cùng khả năng xử lý khi chụp ảnh ngược sáng của S20 Ultra không khác biệt so với các smartphone cao cấp trước đây của Samsung. Như trong tình huống trên, máy nhận diện bối cảnh hoàng hôn và tối ưu để giữ được cả chi tiết ở vùng sáng (bầu trời) và cả vùng tối (người trong ảnh) khá tốt.
Khi chụp trong điều kiện ánh sáng yếu, Galaxy S20 Ultra tự động chuyển sang chế độ chụp đêm và tùy độ sáng mà máy sẽ chụp trong khoảng 1-10 giây. Nếu giữ máy chắc, bức ảnh thu được từ chế độ này có độ sắc nét cao hơn, tăng chi tiết ở vùng tối và giảm nhiễu tương đối nhiều so với chế độ tự động thông thường.