Xiaomi 17 Series ditenagai oleh prosesor Snapdragon 8 Elite Gen 5, dengan CPU Qualcomm Oryon Gen 3 yang dirancang khusus, GPU Qualcomm Adreno generasi terbaru, serta NPU Qualcomm Hexagon. Prosesor ini mendukung kinerja untuk berbagai kegiatan, mulai tugas-tugas berat, pengambilan foto, panggilan video, multitasking, hingga gaming, dengan mudah dan mulus.
Untuk optik, Xiaomi melanjutkan kemitraannya dengan Leica untuk menghadirkan pengalaman fotografi profesional pada Xiaomi 17 Series. Melalui konfigurasi lensa optik Leica UltraPure, perangkat ini menghasilkan kinerja andal dalam berbagai kondisi pencahayaan serta mampu menjaga detail baik di area terang maupun gelap.
Xiaomi 17 Ultra memperkenalkan sensor kamera utama 1" LOFIC pertama dari Xiaomi. Sensor Light Fusion 1050L ini menggunakan teknologi kapasitor mutakhir untuk meningkatkan kapasitas penampungan cahaya (full-well capacity) untuk foto di berbagai kondisi cahaya dengan detail yang sangat baik.

Pada telephoto menggunakan Leica 200 MP 75–100 mm dengan mechanical optical zoom yang mencapai panjang fokus setara 400 mm (17,2x), dengan standar optik Leica APO, serta 50 MP ultra-wide. Untuk videografi, Xiaomi 17 Ultra mendukung perekaman kelas sinema dengan Dolby Vision® atau ACES Log hingga 4K 120 fps.