小米 11 Ultra 正式公開，採用 6.81吋 WQHD+ AMOLED 四曲面 120Hz 屏幕，支援 HDR10+、Dolby Vision，並配合 Corning Vitus 玻璃。小米 11 Ultra 最特別的一點是它在機背相機模組位置有一個 1.1吋 AMOLED Always-On-Display 屏幕，可以當作時鐘及觀景窗使用。
規格上採用 Qualcomm Snapdragon 888 處理器，採用 LPDDR5 3200MHz RAM UFS.31 Flash。小米 11 Ultra 手機正面有隱藏式聽筒，利用邊緣微縫式發放聲音，令它看來像是全屏幕設計，屏幕亮度 900流明，峰值達1,700流明，並採用 Corning Victus 屏幕，支援屏下指紋技術及心率監測。
小米 11 Ultra 相機採用 Samsung GN2 CMOS，提供 1/2.3吋 5,000萬像素 OIS DualPixel Pro HDR 主鏡頭，4,800萬像素超廣角鏡頭，4,800萬像素 5 倍光學變焦鏡頭，並有 64 點陣 dToF 雷射對焦。前置相機採用 2,000萬像素鏡頭。
其他主要規格還包括支援 WiFi 6，頻寛達 160Hz，支援 4096QAM，最高速度達 3.5Gbps，雙喇叭採用 karman cardon 調音，有雙藍牙數據流，無線咪等降噪功能。電池量達 5,000mAh，支援 67W 有線及無線快充，10W 反向無線充電。小米 11 Ultra 具備 5G 雙卡雙待、Harman Kardon 立體聲雙喇叭、屏下指紋觸鎖、WiFi 6E、NFC、紅外線及支援 IP68 防水防塵。