Dari segi performa, Xiaomi 15 Ultra diperkirakan akan dibekali dengan chipset Snapdragon 8 Gen 4 SoC atau Snapdragon 8 Elite, tergantung pada penamaannya nanti.
Ponsel ini kemungkinan akan disandingkan dengan RAM hingga 24 GB.
Selain itu, perangkat ini diharapkan hadir dengan baterai besar berkapasitas 6.200 mAh, serta akan menjalankan sistem operasi HyperOS 2.0 terbaru berbasis Android 15.
Xiaomi 15 Ultra juga diprediksi akan menggunakan layar 2K dengan lengkungan mikro di keempat sisinya, serta dilengkapi sensor sidik jari ultrasonik di dalam layar.