Na szczególną uwagę zasługuje podwójny aparat fotograficzny Dual Pixel AI ze sztuczną inteligencją. Xiaomi Mi MIX 2S znajduje się w czołówce smartfonów z najlepszymi aparatami, według rankingu DxOMark. Ma on dwa obiektywy 12-megapikselowe. Pierwszy z nich oferuje 4-osiową optyczną stabilizację obrazu, a jego jasność wynosi f/1.8. Drugi to obiektyw tele f/2.4, pozwalający uzyskać dwukrotny zoom optyczny.

Aparat Mi MIX 2S wykorzystuje czujnik Sony IMX363 o rozmiarze pojedynczego piksela 1,4 μm, zbierając więcej światła i podnosząc jakość zdjęć w warunkach słabego oświetlenia i wykonywanych pod światło. Dużą szybkość ustawienia ostrości gwarantuje czujnik wykorzystujący technologię Dual Pixel, po raz pierwszy zastosowaną w wysokiej klasy cyfrowych lustrzankach, oraz dwie fotodiody w każdym pikselu, które mierzą ilość docierającego do niego światła.

Dzięki funkcji inteligentnego rozpoznawania otoczenia, aparat może zoptymalizować obraz po zrobieniu zdjęcia, np. zidentyfikować zdjęcie slajdu i wyostrzyć na nim tekst, by był lepiej widoczny nawet po przybliżeniu. Natomiast dzięki funkcji samouczenia się, Mi MIX 2S jest w stanie poprawnie odróżnić przedmiot od tła, na którym się znajduje i odpowiednio je rozmyć. Użytkownicy mogą też dodać do zdjęć robionych w trybie portretowym sześć efektów zdjęciowych, w tym dynamiczny efekt rozmycia tła. Można go nawet osiągnąć robiąc selfie przednim aparatem (5 MP).

Poniżej przykłady zdjęć i filmów oraz te, które wykonaliśmy podczas urlopu w Chorwacji: