דגם ה-F7 אולטרה הוא החזק והמושקע מבין השניים. הוא מצויד בשבב Snapdragon 8 Elite, הנחשב כיום למתקדם ביותר מבית קוואלקום. השבב בנוי בארכיטקטורת 3 ננומטר, ומציע שיפורים של עשרות אחוזים בביצועי המעבד והמעבד הגרפי בהשוואה לדור הקודם. התוצאה בפועל היא מכשיר מהיר מאוד, שמסוגל להתמודד עם עומסי עבודה גבוהים, משחקים כבדים, עריכת וידאו בזמן אמת ועוד – בלי התחממות חריגה ובלי האטות.
ה-F7 אולטרה כולל גם שבב גרפי נפרד בשם VisionBoost D7, שנועד לשפר את חוויית התצוגה במשחקים ובצפייה בתכנים. הוא מאפשר קצב רענון של עד 120 פריימים לשנייה ברזולוציית 2K, עם שיפור ברמת הצבעים, הקונטרסט וחדות התמונה. השבב פועל גם באפליקציות סטרימינג כמו נטפליקס ויוטיוב, ומשפר את איכות הווידאו בצורה ניכרת.
בצד התוכנה, המכשיר פועל על מערכת HyperOS 2 החדשה של שיאומי, שמבוססת על אנדרואיד אך כוללת תוספות ייחודיות כמו HyperAI (למידת מכונה להפעלת אפליקציות בצורה חכמה יותר), HyperConnect (קישוריות בין מכשירים) וניהול יעיל יותר של משאבים. הממשק קל, חלק, ומציג שיפורים ניכרים ביחס לגרסאות קודמות של שיאומי.
בכל הנוגע לצילום, מדובר במערך המתקדם ביותר שראינו עד כה במכשירי פוקו. הוא כולל מצלמה ראשית עם חיישן 50 מגה-פיקסל, עדשת טלפוטו עם זום אופטי כפול 2.5 וזום דיגיטלי של עד פי 20, ועדשה רחבה מאוד של 32 מגה-פיקסל. שיאומי שילבה כאן מנגנוני עיבוד תמונה מבוססי בינה מלאכותית, שמבטיחים צילום איכותי גם בתנאי תאורה קשים, מיקוד מהיר, ויכולת צילום רצף של עד 150 תמונות בלחיצה אחת.
גם הסוללה לא מאכזבת: קיבולת של 5,300 מיליאמפר-שעה, עם טעינה חוטית מהירה במיוחד של 120 ואט – שמגיעה ל-100% תוך 34 דקות – וגם טעינה אלחוטית של 50 ואט.