外观设计方面，采用经典三段式设计，整机厚度9.2mm，整机重量224.4g。摄像模组采用经典圆形设计，融入了巴黎饰钉纹装饰，质感十足。在配色上，小米14 Ultra共带来了黑（科纳皮）、白（科纳皮）、蓝（龙晶陶瓷）三款经典配色，并且首发小米龙铠架构，在抗弯、耐摔、耐磨上全方位提升。屏幕方面，配备了6.73英寸OLED全等深微曲屏，极窄的四边框，四边视觉等宽、四边曲率全部一致。分辨率高达3200*1440，522ppi，自适应1-120Hz刷新率，应用了最新一代华星 C8 的发光材质，局部峰值亮度可达3000nit，并且支持HDR杜比视界以及12bit色深。
性能方面，搭载第三代骁龙 8 平台，辅以 LPDDR5X 内存、UFS 4.0 闪存，采用全新 4000m㎡双路环形冷泵散热系统，新增主摄独立散热环路，而且汽液分离设计，拥有 3 倍传统 VC 性能。内置 5300mAh 金沙江电池，支持 90W 有线快充以及80W无线快充。
影像方面，前置采用 32MP 的豪威 OV32B40 传感器，后置徕卡四摄，采用50MP 的索尼 LYT-900 主摄（OIS），采用一英寸 f / 1.63-f / 4.0 的 1024 级可变光圈，ALD 超低反镀膜，50MP 超广角（索尼 IMX858，f / 1.8，ALD 超低反镀膜），50MP 人像长焦（索尼 IMX858，OIS，f / 1.8，3.2X），50MP 潜望长焦（索尼 IMX858，OIS，f / 2.5，5X）。其中两颗长焦镜头均支持微距拍摄。在视频录制方面，无极可变光圈，明暗转换场景下，光圈自动调整，进行曝光补偿。支持全焦段8K视频不限时拍摄，4K@60Hz连续变焦以及4K@120Hz高帧率慢动作拍摄。
其他方面，小米14 Ultra还支持了卫星通信功能，内置了两颗小米自研的澎湃T1芯片。不仅支持实时语音、双向短信，还能携带穿戴设备生命体征数据，并且有着更快的连接速度。支持 Wi-Fi 7、 IP68 防尘防水，并且这次提供了USB 3.2 Gen 1 接口。
