小米12S Ultra搭载了全新一代高通骁龙8+处理器，相对于之前的骁龙888和骁龙8Gen1，虽然在性能上的提升并不是很大，但是功耗和温度都控制得更好，在长时间的游戏测试中，可以很明显地感觉到，手机不发烫了，为了更好地控制温度，小米12S Ultra还搭载了叶脉冷泵散热系统，比VC液冷散热效果更好，结合上LPDDR5和UFS3.1，手机的性能释放更加出色，半个小时原神游戏能稳定在59.7帧，几乎不会有什么帧率波动，表现异常出色。
