在这个性能方配置方面，小米12S Ultra率先搭载了高通骁龙8+ SoC，采用台积电4nm工艺，超大核心频率提升到3.2GHz，CPU、GPU性能提升10％，整体功耗降低15％，其中CPU、GPU可在不同场景下可降低最多30％的功耗。散热方面，小米12S Ultra配备了叶脉冷泵散热技术。
实际跑分来看，小米12S Ultra在室温下达到了107万分，与上一代骁龙8 SoC的游戏手机相近，属于比较符合定位和预期的旗舰水准。
具体到游戏测试环节，小米12S Ultra可以实现高画质高帧率（120Hz）的王者荣耀，以及60Hz稳定的原神游玩。
实测温度40.7度
但由于小米12S Ultra金属边框本身的导热效果明显，正常握持下的左手多少会有些烫手的感觉，实测温度为40.7摄氏度。
