DXO 表示，小米 13 Ultra 整體表現優秀，在變焦子項當中表現尤為突出，在變焦范圍內能夠提供具有高度一致性的變焦體驗，而且在低光條件下表現出色，曝光度和演色性都可圈可點，相比于一些過于銳化細節的友商，其對于紋理和細節呈現非常自然。
此外，13 Ultra 錄制視頻時自動對焦流暢準確，演色性和對比度都令人感到舒適，整體性能相較于小米 13 Pro 有明顯提升。
當然這款手機也有缺點，DXO 認為小米 13 Ultra 在曝光穩定性上有待加強，尤其在 HDR 人像使用場景中。
據稱，這款機型在戶外場景拍攝時的色彩飽和度過高，照片當中還會出現光暈效應;它雖然能夠完成快速拍攝，但有時連拍成像效果也會存在較大的差異;虛化模式下人像主體皮膚處理過于平滑，缺少紋理細節;在視頻拍攝方面偶爾會出現偽像，噪點控制和防抖表現也不是很一致。
DXOMARK 的測試是在徠卡生動模式下進行。此外，雖然小米 13 Ultra 光圈可以在 f / 1.9 和 f / 4.0 之間根據場景不同進行自動切換，但此機型并沒把雙光圈作為默認設置，因此 DXO 也是在默認的 f / 1.9 模式下進行了測試。
