虽然小米没有送测，但 DXOMARK 还是买到了小米 13 Ultra 并进行了测试，最终影像测试总分为 140 分，在 DXOMARK 全球影像排行榜中排名第十四。
DXO 表示，小米 13 Ultra 整体表现优秀，在变焦子项当中表现尤为突出，在变焦范围内能够提供具有高度一致性的变焦体验，而且在低光条件下表现出色，曝光度和演色性都可圈可点，相比于一些过于锐化细节的友商，其对于纹理和细节呈现非常自然。
此外，13 Ultra 录制视频时自动对焦流畅准确，演色性和对比度都令人感到舒适，整体性能相较于小米 13 Pro 有明显提升。
当然这款手机也有缺点，DXO 认为小米 13 Ultra 在曝光稳定性上有待加强，尤其在 HDR 人像使用场景中。
据称，这款机型在户外场景拍摄时的色彩饱和度过高，照片当中还会出现光晕效应；它虽然能够完成快速拍摄，但有时连拍成像效果也会存在较大的差异；虚化模式下人像主体皮肤处理过于平滑，缺少纹理细节；在视频拍摄方面偶尔会出现伪像，噪点控制和防抖表现也不是很一致。
DXOMARK 的测试是在徕卡生动模式下进行。此外，虽然小米 13 Ultra 光圈可以在 f / 1.9 和 f / 4.0 之间根据场景不同进行自动切换，但此机型并没把双光圈作为默认设置，因此 DXO 也是在默认的 f / 1.9 模式下进行了测试。
