Màn hình phụ của Mi 11 Ultra đặt cùng cụm camera sau với kích thước 1,1 inch, độ phân giải 126 x 294 pixel, tấm nền AMOLED. Người dùng cũng có thể bật chế độ luôn mở Always On để hiển thị thông báo, thời lượng pin cũng như thao tác vuốt nhanh để nhận hay từ chối cuộc gọi. Tính năng chính của màn hình này là người dùng sẽ xem được khung hình khi chụp "tự sướng" bằng camera sau cho chất lượng hình ảnh tốt hơn.
Máy có màn hình AMOLED kích thước 6,81 inch độ phân giải 1.440p, kính cường lực loại cứng nhất của Corning là Gorilla Glass Victus, tốc độ làm tươi 120 Hz và tốc độ lấy mẫu cảm ứng là 480 Hz. Các thông số khác bao gồm hỗ trợ HDR 10+, Dolby Vison, hỗ trợ DCI-P3, độ sáng 900 nit (tối đa là 1.700 nit).
Giống Mi 11 Pro, Mi 11 Ultra có thời gian sạc siêu nhanh, 36 phút cho bộ pin dung lượng 5.000 mAh nhờ sử dụng công nghệ pin mới Si-O2. Hệ thống sạc nhanh 67 W cho cả hai kiểu sạc là có dây và không dây. Khả năng sạc ngược của máy là 10 W.
Về cấu hình, máy dùng chip Snapdragon 888 mạnh nhất hiện nay, RAM 12 GB tối đa, bộ nhớ UFS 3.1 dung lượng 256 GB. Kết nối tích hợp gồm Bluetooth 5.2, hai SIM hỗ trợ 5G, Wi-Fi 6E, NFC, cổng hồng ngoại nhưng đáng tiếc không có giắc cắm 3,5 mm.
Máy cũng sử dụng cảm biến Samsung GN2 cho camera chính với kích thước 1/1.12 inch - loại cảm biến lớn nhất từng được dùng trên điện thoại di động và kích thước pixel là 1,4 micromet. Nhờ thuận toán ghép binning 4 trong một, máy sẽ cho ra một điểm ảnh kích thước tương đương 2,8 micromet. Camera có tích hợp chống rung quang học OIS, Dual Pixel Pro cải thiện tốc độ lấy nét tự động và Smart ISO Pro để chụp ảnh HDR tức thì.
Hai camera còn lại cũng có thông số "khủng" gồm ống kính tiềm vọng cho phép zoom 5x và 10x, cảm biến IMX586 48 megapixel, kích thước 0,8 micromet (1,4 micromet sau khi binning). Độ mở chưa cao là f/4.1 nhưng bù lại có thể quay video 8K. Camera còn lại góc siêu rộng 128 độ cũng có cảm biến 48 megapixel, có thể chụp macro.
Máy có hai màu đen và trắng và mặt lưng được làm bằng gốm. Cùng với Mi 11 Pro, đây là một trong hai điện thoại đầu tiên của Xiaomi có chuẩn chống nước IP68, hoạt động ở độ sâu 1,5 mét trong nửa giờ.
Xiaomi Mi 11 Ultra có giá 915 USD cho bản RAM 8 GB, bộ nhớ 256 GB, nếu tăng RAM lên 12 GB, bộ nhớ 512 GB, mức giá là 1.065 USD.