小米12S系列正式发布了三款高端旗舰，分别是小米12S Ultra、小米12S Pro和小米12S。同时发布的还有小米首款天机平台旗舰新品小米12 Pro天机版，以及小米band 7 Pro、小米Book Pro、小米HomeWiFi路由器等新品。

小米12S系列搭载了与徕卡联合研发的专业光学镜头，并通过了徕卡Summicron的认证。它也是世界上第一款徕卡本土双画质手机，提供两种画质选择：徕卡经典和徕卡生动。还植入了徕卡同款定制滤镜、徕卡经典快门声、徕卡水印等。全方位的“沉浸式徕卡体验”。

其中备受关注的小米12S Ultra，搭载索尼IMX989一寸大底专业摄像头(5000万像素)，采用8P非球面高透镜片和Quad-Bayer像素阵列，单个像素可达1.6m，4in1融合后可达惊人的3.2m。甚至在夜间也能获得出色的控噪能力、超动态范围和更大的进光量。在视频拍摄方面，小米12S Ultra采用了HyperOIS超级光学防抖，获得强大的视频防抖能力。该功能首次将OIS信号与传感器取帧节奏关联起来，利用两帧之间的间隙驱动OIS电机复位，使每一帧都有最大的稳像范围；同时，小米12S Ultra还拥有120x潜望镜长焦镜头(4800万像素)和128超广角镜头(4800万像素)；支持8K专业电影视频拍摄。

小米12S和小米12S Pro的主摄像头采用索尼IMX707传感器，同样具有大底大像素的硬件特点。感光尺寸1/1.28英寸，4in1后单像素可达2.44m，大幅提升感光能力，使全场景画质表现更强。此外，小米12S系列借助Cyberfocus等自研算法，实现了30/s闪电连拍和全场景捕捉，尤其是夜景捕捉。

芯片方面，小米12S系列全系搭载高通骁龙8旗舰处理器，CPU和GPU均获得10%的性能提升；4nm工艺，更好的工艺使得CPU和GPU能耗比大幅提升30%。散热系统方面，小米12S Ultra搭载了新一代散热技术，即脉冲冷却泵的冷却系统。

屏幕方面，小米12S Ultra和小米12S Pro都配备了6.73英寸2E5发光材料的AMOLED原色显示屏，支持120Hz的智能刷新率和1500nit的峰值亮度；小米12S配备6.28英寸AMOLED微弯柔性屏幕，支持120Hz智能可变高刷新率，让小屏幕也能有细腻的观感。

同时，小米12S Ultra是首款同时搭载两款自研小米芯片的旗舰机型3354。小米12S Ultra搭载小米P1自研充电芯片和小米G1自研电池管理芯片。小米12S Ultra采用67W秒充、50W无线秒充和4860mAh单芯硅负极电池组合，支持多模式有线充电无线充电无线再充电。小米12S Pro采用小米P1，120W二次充电，50W无线二次充电，4600mAh单体电池组合，小米12S采用67W有线二次充电，50W无线二次充电，4500mAh大电池组合。

此外，小米12 Pro天机版首款天机9000旗舰处理器，4nm旗舰工艺，冷泵散热系统；与小米12S Pro相同的120Hz和2E5发光材料的AMOLED原色显示屏；摄像头也与小米12S Pro主摄像头保持一致，采用索尼IMX707传感器；电池容量高达5160mAh，搭载小米自研充电芯片澎湃P1，有线充电功率高达67W。