屏幕方面，国际版小米 15 Ultra 手机配备 6.73 英寸 WQHD+ LTPO AMOLED 屏幕，分辨率为 3200 x 1440 像素，支持 1-120Hz 动态刷新率和 1Hz 息屏显示，峰值亮度高达 3200 尼特，支持 HDR10、HDR10 + 和杜比视界。
性能方面，国际版小米 15 Ultra 手机搭载高通最新的 3nm 芯片骁龙 8 至尊版，配备 LPDDR5X 内存和 UFS 4.0 存储，并采用“双通道冰封散热系统”进行散热。
相机方面，国际版小米 15 Ultra 手机配备徕卡影像，后置四摄系统，包括 5000 万像素 1 英寸主摄、5000 万像素 70mm 浮动长焦镜头、潜望式长焦镜头以及超广角镜头。
电池方面，国际版配备 5410mAh 电池，支持 90W 有线快充和 80W 无线快充，以及 18W 反向无线充电，而中国版本配备 6000mAh 容量电池。
黑色和白色版本的尺寸为 161.3 毫米 × 75.3 毫米 × 9.48 毫米，传奇版（Legend）的厚度为 9.35 毫米。传奇版重量为 229 克，黑白两款重量为 226 克。做工方面，该机采用 Xiaomi Shield Glass 2.0，Guardian Structure 增强耐用性，摄像头模组采用康宁第七代大猩猩玻璃。这款手机还具备 IP68 防水防尘功能。
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