Samsung Galaxy S20 Ultra 今代一樣備有四鏡主攝，但規格上與上代 Galaxy S20 Ultra 有所不同，拍攝功能上再度提升，成為有史以來攝力最強的 Samsung Galaxy 智能手機。
Galaxy S20 Ultra 採用一億像素主鏡，並配合 12MP 超廣角鏡、 10MP 3 倍遠攝鏡及 10MP 10 倍潛望式遠攝鏡構成，並具有鐳射對焦模組，而且兩支遠攝鏡均備有 OIS 功能。因此 Galaxy S20 Ultra 同樣支援 100 倍超級變焦的 Space Zoom 功能，官方指畫質比上代提升之餘，更加入了 Zoom Lock 功能，當變焦至 20 倍或以上， Zoom 圖框出現並顯示黃色的話，就可對準主體並保持穩定，拍攝出更清晰的超遠攝相片。 Galaxy S21 Ultra 同樣可錄影 8K 影片，亦可在影片中擷取出 33MP 相片，而且今回所有鏡頭都可錄製 4K 影片，要錄影細緻度高的影片時彈性會更大。另外， Galaxy S21 Ultra 可拍攝 RAW 相片，而且更屬 12bit RAW ，將影像忠實還原出來。
其他功能方面 Galaxy S21 Ultra 也有改進，上代加入的「一攝多拍」功能在今代會變為最多可拍 15 秒，令畫面會有更多變化； Super Steady Mode 可支援 FHD 解像度拍攝，畫面就更清晰細緻；新增的 Director’s View 功能可同時使用前後鏡頭錄影，而且可即時觀看三個鏡頭的拍攝預覽影像，在拍攝途中也可以切換，對於用手機拍 vLog 的朋友，這個功能相當有幫助。至於 Galaxy S21 Ultra 真正的拍攝質素是如何，就要留意日後評測報導。