小米15系列搭载了全新的小型化徕卡光学系统，影像体验得到了进一步提升。该系列融合了AISP 2.0大模型计算摄影平台，AI大模型算法提速82%，即使在复杂场景下也能迅速捕捉到精彩瞬间。
魏思琪晒出了小米15和15 Pro的样张，展示了徕卡影像的出色色彩和光影表现，成片观感高级且有质感。新技术使得光影细节更加丰富，能够快速捕捉水面涟漪等瞬间画面。大光圈带来的虚化效果自然，配合计算摄影技术，连发丝都能清晰可见，减少了“科技味”。
从猫咪的照片来看，小米15支持长焦微距拍摄，能够在远距离下拍摄到围观视角，并且细节清晰，眼球中的纹理都能完美复现。此外，小米15 Pro重新配备了潜望长焦，采用了一颗索尼IMX8系5000万像素潜望镜头，传感器尺寸为1/2.51英寸，支持5倍光学变焦和OIS光学防抖。
小米还利用AI端侧大模型打造了超远变焦功能，在超高倍望远拍摄时，潜望长焦能自动调用AI大模型对原始光学数据进行高精度重绘，从而显著提升画面清晰度。