雖然小米官方表示不會將手機進行送測，但 DxOMark 還是購買了小米13 Ultra 並進行了測試，最終影像測試總分為 140 分，位於 DxOMark 全球影像排行榜第十四。
據 DxOMark 的介紹，小米13 Ultra 拍攝能力整體優秀，特別是變焦子項最為亮眼，能在變焦範圍內提供具有高度一致性的變焦體驗，且低光環境下和曝光度、演色性都十分不錯，紋理和細節呈現非常自然，沒有過度銳化。
除此之外，小米13 Ultra 在錄製影片時自動對焦流暢準確，演色性和對比度也相當不錯，相較於小米13 Pro 有著明顯提升。
缺點就是小米 13 Ultra 的曝光穩定性有待加強，特別是 HDR 人像使用場景中。在戶外場景下還會出現色彩飽和度過高，照片出現光暈效應。快速拍攝情況下，有時連拍成像效果會存在較大的差異。虛化模式下的人像主體皮膚處理過於平滑，缺少紋理細節。視頻錄制時偶爾出現偽像，噪點控制和防抖表現不一致。
DxOMark 的測試是在 Leica 生動模式下進行的。小米13 Ultra 光圈支援 f/1.9 和 f/4.0 之間自動切換，但因沒將雙光圈作為默認設置，導致 DxOMark 是在默認的 f/1.9 模式下進行的測試。
