Camera chính của Samsung Galaxy S23 Ultra, ra mắt ngày 1/2, được nâng cấp lên cảm biến Isocell HP2 với độ phân giải 200 megapixel, cao hơn mức 108 megapixel của thế hệ trước. Cảm biến mới giúp chụp thiếu sáng tốt hơn nhờ công nghệ Tetra2pixel. Trong điều kiện thiếu sáng, cảm biến chính sẽ điều chỉnh độ phân giải xuống 12,5 megapixel và liên kết 16 điểm ảnh xung quanh thành một điểm ảnh lớn với kích cỡ 2,24 μm, nhờ đó thu được nhiều ánh sáng hơn. Hệ thống chống rung OIS cải tiến với biên độ dao động gấp đôi S22 Ultra.
Ba camera còn lại gồm ống kính góc siêu rộng 12 megapixel, ống tele 10 megapixel và tiềm vọng 10 megapixel tương tự trên S22 Ultra, nhưng chất lượng ảnh được tốt hơn nhờ công nghệ AI và chip xử lý mới với hiệu năng cao hơn.
Ứng dụng chụp ảnh không khác biệt so với thế hệ trước. Máy có thêm tính năng chụp Expert RAW hỗ trợ xuất ảnh RAW để chỉnh sửa hậu kỳ. Người dùng cũng có thể chụp thiên văn với thời gian phơi sáng lên đến 10 phút. Tuy nhiên, tính năng này đòi hỏi người dùng phải có kiến thức về nhiếp ảnh, cũng như nên sử dụng chân đế.
Trong điều kiện ánh sáng phức tạp với nguồn sáng là các đèn neon màu, chế độ chụp đêm của máy phát huy khả năng, màu sắc đèn gần với thực tế, không bị cháy, vùng sáng và tối vẫn đủ chi tiết, không nhiễu. Tuy nhiên, hiện tượng bệt màu vẫn xuất hiện.
Điểm khác biệt giữa ảnh chụp bằng chế độ chụp đêm (trái) so với chế độ tự động là các vùng tối như cụm lá cây và nền trời được làm sáng hơn. Vùng sáng như phần biển hiệu có chi tiết, màu sắc đẹp hơn. Trong điều kiện không qua tối, người dùng chỉ cần sử dụng chế độ tự động, AI của máy sẽ tự xử lý. Bên cạnh đó, ở chế độ chụp đêm, các chủ thể chuyển động thường bị nhoè do thời gian phơi sáng lâu.
Chế độ chụp chân dung phát huy tốt khả năng xoá phông ngay cả trong điều kiện ánh sáng yếu. Phần chuyển nét mượt và không bị lẹm ở các chi tiết như tóc. Mức độ xoá phông cũng có thể được điều chỉnh sau khi chụp.
Ở chế độ chụp đêm, các nguồn sáng mạnh như đèn đường không bị xuất hiện quầng sáng như chế độ tự động. Màu sắc trên Galaxy S23 gần với màu thật nhưng được làm tươi và nịnh mắt hơn so với iPhone.
Khả năng xử lý HDR của S23 Ultra thuộc hàng tốt nhất hiện nay. Ảnh chụp tối với biển quảng cáo LED và các biển hiệu vẫn thể hiện rõ màu sắc, không cháy sáng. Trong khi đó, tiền cảnh và hậu cảnh vẫn đủ sáng. Với ảnh chụp chính diện mặt trời ban ngay, máy xử lý để khung cảnh vẫn sáng, bầu trời mây đủ chi tiết. Tuy nhiên, màu sắc lúc này hơi bệt hơn so với thông thường.
Dù không nâng cấp phần cứng, AI trên S23 Ultra cho khả năng zoom tốt hơn. Hình ảnh với màu sắc và chi tiết tốt ngay cả trong điều kiện thiếu sáng với zoom 10x. Một số trường hợp zoom 30x vẫn đủ chất lượng để sử dụng, nhưng tốt nhất vẫn nằm ở khoảng zoom 10x.
Hình ảnh chụp ban ngày với zoom 10x trên S23 Ultra có độ nét và chi tiết vượt trội so với các model cùng tầm giá. Màu sắc trên điện thoại Samsung luôn tươi hơn các đối thủ. Tiêu cự này thích hợp để chụp ảnh đường phố khi người dùng muốn ghi lại khoảnh khắc nhưng không muốn tiến đến gần, làm ảnh hưởng chủ thể.
S23 Ultra cho phép chụp ở độ phân giải 200 megapixel, nhưng hình ảnh sẽ có có dung lượng lớn tới 44 MB, thời gian chụp và xử lý cũng lâu hơn bình thường. Ngoài ra, chất lượng ảnh không khác biệt ảnh thông thường trừ khi người dùng phóng to lên.
Tính năng zoom 100x chỉ dùng cho mục đích lưu lại những hình ảnh mà mắt thường khó quan sát được. Tuy nhiên, chất lượng chưa tốt dù được cải tiến về khả năng chống rung cũng như lấy nét.