在相机方面，小米12采用后置三摄设计，后摄模组相比上一代更加简洁美观，同时有着线条点缀。手机主摄像头采用成熟的索尼IMX766传感器，拥有1/1.56"大底，5000万像素，单颗像素宽度1.0μm。主摄支持OIS光学防抖，光圈f/1.88，等效24mm焦距，采用了6P镜头。

并且，主摄支持位移式光学图像防抖，4K分辨率最高可录制HDR60帧。

另外，该机支持小米影像大脑，在相机启动、拍摄、连拍和夜景拍摄的速度上都有了大幅提升。该机还搭载了小米CyberFocus万物追焦技术，无论是在拍照还是视频录制上，都能实现快速追焦。该机还采用了3200万像素前摄，支持原生美肌人像、屏幕补光等功能，能带来更好的自拍效果