Το κύριο χαρακτηριστικό του Xiaomi 13 Pro είναι o τεράστιος (για smartphone) αισθητήρας 1 ίντσας στην κάμερα. Αν και αυτός ο αισθητήρας έκανε το ντεμπούτο του στο Xiaomi 12S Ultra πέρυσι, αυτή είναι η πρώτη φορά που που απευθύνεται σε παγκόσμιο κοινό .
Συγκριτικά, ένας αισθητήρας 1 ίντσας είναι ο ίδιος με αυτόν που χρησιμοποιείται σε συμπαγείς κάμερες όπως η Sony ZV-1F ή η Canon G5 X, επομένως έχει κάποιες σοβαρές φωτογραφικές δυνατότητες. Οι μεγαλύτεροι αισθητήρες επιτρέπουν συνήθως αυξημένο δυναμικό εύρος, ευρύτερο φάσμα χρωμάτων και μεγαλύτερα pixel αφήνουν περισσότερο φως για καλύτερη απόδοση τη νύχτα.
Το ίδιο το σύστημα κάμερας έχει σχεδιαστεί σε συνεργασία με τους master crafters της θρυλικής εταιρείας κατασκευής φωτογραφικών μηχανών Leica. Προσφέρει setting τριών φακών, με φακό 23 mm μπροστά από τον μεγάλο αισθητήρα 1 ίντσας, 75 mm για τον telephoto και 14 mm για τον ultrawide. Ο φακός 75 mm επιτρέπει την εσωτερική εστίαση σε στυλ SLR, επιτρέποντας τη λήψη εικόνων με εστίαση από 10 cm έως το άπειρο, καθιστώντας τον πολύ ευέλικτο.
Τόσο το 13 Pro όσο και το vanilla 13 διαθέτουν μια σειρά από εξειδικευμένα χαρακτηριστικά φωτογραφιών από τη Leica για να συμπληρώσουν τους φακούς της, όπως Leica Authentic Look και Leica Vibrant Look, δύο κλασικά εμπνευσμένα look από κάμερες Leica, καθώς και άλλα χαρακτηριστικά εμπνευσμένα από το brand, όπως φίλτρα, υδατογραφήματα. και τον κλασικό ήχο κλείστρου Leica. Το Xiaomi 13 Pro υποστηρίζει επίσης 10-bit RAW DNG κάμερα και έγχρωμα προφίλ που δημιουργούνται από την Adobe.