Xiaomi 13 Ultra оснащен экраном AMOLED размером 6.73 дюйма с разрешением 1440x3200 (WQHD+), частотой обновления 120 Гц и пиковой яркостью 2600 cd/m². Дисплей отличается двусторонними гранями и имеет сертификат HDR10+, а процент используемой поверхности составляет 89.4%.

На борту есть процессор Qualcomm Snapdragon 8 Gen2 (4nm) и память RAM LPDDR5X объемами 12GB и 16GB. За хранение отвечает флэш-память UFS Storage 4.0, которую можно заказать в комплектациях с 256GB, 512GB и 1TB. Оценка производительности по AnTuTu v9 составляет 1301000. Также в телефоне применяется система безопасности по отпечаткам пальцев и органичная система охлаждения.

Смартфон оснащен квадриодной камерой, основной модуль которой представлен Sony IMX989 с 50.0Mpx и апертурой f/1.9. Кроме него используются широкоугольный и макро модули Sony IMX858 с 50.0Mpx и апертурами от f/1.8 до f/3.0. Для селфи предусмотрена отдельная матрица с 32.0Mpx и апертурой f/2.0 и пикселями 0.700. За замечательное качество изображения отвечают шестилинзовая оптика и линзы Summicron от Leica. Также в смартфоне доступны и другие параметры, такие как оптическая стабилизация (OIS), запись видео в формате 8K 24fps и 4K 60fps, 5x телефотный зум с OIS PDAF и т.д.

Что касается сетевых возможностей, Xiaomi 13 Ultra поставляется с Bluetooth 5.2, Dual SIM, USB Host 3.0, NFC, WiFi 6 (802.11ax), GPS (L1+L5) и ИК-портом. За звук отвечают стереодинамики и Hi-Res Audio с цифровой обработкой и аудиоформатом Dolby Atmos. Для записи звука авторитетным производителем выступила фирма Harman Kardon, которая откликнулась на целевую аудиторию бренда Xiaomi.

Для питания используется батарея ёмкостью 5000mAh, которая поддерживает быструю зарядку 90.0W и беспроводную зарядку, а также имеет разъём для реверсивной зарядки. Материалы используемые в Xiaomi 13 Ultra включают алюминиевый сплав и искусственную кожу, а противоударным слоем служит защитное стекло Corning Gorilla Glass Victus 2.