Lo Xiaomi 14 Ultra dispone di quadrupla fotocamera Leica, offrendo una notevole gamma di lunghezze focali da 12 mm a 120 mm. Con la fotocamera principale che vanta un'apertura variabile su più valori da ƒ/1,63 a ƒ/4,0, gli utenti possono regolare facilmente l'esposizione in diversi scenari. Dotato di un sensore di immagine LYT-900 da 1 pollice, quindi particolarmente grande, lo Xiaomi 14 Ultra garantisce una qualità d'immagine eccezionale anche in condizioni difficili. L'apertura variabile, insieme alle molteplici impostazioni di messa a fuoco, consente agli utenti di dedicarsi alla fotografia di street di livello professionale. Aumentando l'apertura da f/1,8 a f/1,63, la capacità di raccogliere la luce è notevolmente migliorata rispetto al modello precedente, consentendo di catturare dettagli straordinari anche in luce scarsa.

Lo Xiaomi 14 è dotato di un’ampia configurazione a tripla fotocamera, che offre un'esperienza fotografica a tutto tondo, coprendo un'ampia gamma di focali da 14 mm a 75 mm. Inoltre, è stato progettato con obiettivi ottici Leica Summilux con la maggiore apertura ƒ/1,6 sulla fotocamera principale, combinati con il sensore di immagine Light Fusion 900. Inoltre, la risoluzione della fotocamera Leica ultra-wide da 14 mm è stata aggiornata a 50 MP, offrendo allo stesso tempo anche il rinomato teleobiettivo Leica da 75 mm con gruppo di messa a fuoco flottante, per una distanza di messa a fuoco minima di soli 10cm.

Come già visto nella serie Xiaomi 13, si può anche scegliere fra i due diversi profili immagine "Leica Authentic Look" e "Leica Vibrant Look". Il "Leica Authentic Look" è stato sviluppato appositamente da Leica e delizierà i clienti con immagini da smartphone che presentano l'iconico "Leica Image Look". Punta ad una riproduzione dei colori che sia naturale ed esteticamente gradevole, ombre ben disegnate, contrasti locali realistici e un'eccellente riproduzione dei dettagli più fini. In più, questo "Authentic Look" prevede una correzione ridotta della vignettatura per ottenere una certa caduta di luce tra il centro e gli angoli dell'immagine, conferendole l'aspetto tipico di una foto scattata con un obiettivo Leica Summilux.

Il "Leica Vibrant Look" è stato sviluppato congiuntamente da Xiaomi e Leica. Combinando l'esperienza di Xiaomi nella fotografia per smartphone con l'estetica dell'immagine caratteristica di Leica, questo look consente ai fotografi di catturare perfettamente l'emozione del momento in un mondo di colori vivaci ma realistici.

Il concetto base di "Leica Optics" si è dimostrato uno dei motivi del successo dei prodotti coingegnerizzati. Di conseguenza, nel giugno 2023, il management di Leica Camera AG e quello di Xiaomi hanno deciso di istituire un istituto congiunto incentrato sull’ottica.

Lo Xiaomi x Leica Optical Institute è un istituto congiunto che si occupa di ottica, fondato da Xiaomi e Leica Camera AG, con sede nel Campus Xiaomi di Pechino, coprendo un'area complessiva di 2644 m². Punta ad una stretta collaborazione in loco per intensificare ulteriormente la cooperazione nelle aree di pre-sviluppo e ricerca, con l'obiettivo di sviluppare un nuovo punto di riferimento per la qualità dell'immagine e la resa ottica nella fotografia per smartphone. Le sue principali aree di ricerca riguardano l'ottica, comprese le pellicole ottiche, l'ottica piana, l'ottica di diffrazione, la lavorazione ottica di precisione, i materiali ottici, le apparecchiature di precisione per i testi ottici e altri campi associati a queste tecnologie.