Le Xiaomi 12 Pro est équipé d'un ensemble de caméras triple de pointe, comprenant un capteur principal de 50 MP avec un ultra grand capteur Sony IMX707, un objectif ultra grand-angle de 50 MP et un téléobjectif de 50 MP. Grâce à la technologie de combinaison de pixels 4-en-1 de 2,44 μm, le système de la caméra principale améliore la capacité d'absorption de la lumière de 120 % par rapport à la génération précédente de Xiaomi 11. Pour compléter ce matériel impressionnant, l'appareil est également doté de l'algorithme d'IA avancé de Xiaomi pour une variété de scénarios, permettant des effets spéciaux professionnels et des options créatives, y compris Xiaomi ProFocus et Oneclick AI Cinema. Parallèlement, l'Ultra Night Video se distingue par sa vidéographie en basse lumière, avec différents modes portrait permettant à l'utilisateur de réaliser des prises de vue de qualité studio.