Tanto el Xiaomi 13 como el Xiaomi 13 Pro disponen de una configuración de cámara triple con lentes ópticos Leica. Mientras que el Xiaomi 13 Lite también posee una cámara triple, pero sin la tecnología de la compañía alemana.
Las lentes del Xiaomi 13 Pro tienen una distancia focal de 14 mm a 75 mm, todas con 50 MP; las lentes del Xiaomi 13 incorporan un zoom óptico de 0.6x a 3.2x, y también un teleobjetivo de 75 mm (una de 50 MP, otra de 10 MP y otra de 12 MP). Ambas cámaras soportan grabación de vídeo en 8K y 4K. En cuanto a la cámara selfie, ambos dispositivos tienen una de 32 MP, mientras que el Xiaomi 13 Lite posee una doble cámara frontal, de 32 MP (gran angular) y de 8 MP (de profundidad).
Además, con Xiaomi Imaging Engine, el Xioami 13 y el Xioami 13 Pro cuentan con la capacidad de fotografía computacional más fuerte entre todos los buques insignia de Xiaomi. Con esto no solo mejora la velocidad de captura de fotos, sino que permite que los dispositivos se enfoquen automáticamente en ciertos sujetos en movimiento con Xiaomi ProFocus.
Otra gran novedad para estos dos móviles, el Xiaomi 13 y el Xiaomi 13 Pro, es que poseen un procesador Snapdragon 8 de segunda generación, con un mejorado procesamiento de gráficos a través de una optimización en el rendimiento de la GPU y la eficiencia energética del 42% y 49%, respectivamente, en comparación con la generación anterior. Mientras que el rendimiento de la CPU y la eficiencia energética mejoran en un 37% y un 47%, respectivamente.