小米12S的机身上有白色的徕卡 LEICA Logo，机身的宽度控制在69.9mm，同时重量仅182g，带来更出色的手感，在一众5G旗舰显得十分轻盈，配备了黑色、紫色、原野绿（素皮）以及白色四种配色。

采用了一块华星光电6.28英寸OLED柔性屏幕，康宁 Victus保护玻璃，屏幕分辨率为2400*1080，支持120Hz刷新率，240Hz触控采样率，前后双感光，16000级亮度调节，1100nit峰值亮度，支持P3色域，12bit色深，通过DisplayMate A+认证，支持HDR10+以及 Dolby Vision显示，显示效果依旧出色。

核心性能上，小米 12S采用全新一代骁龙8+处理器，存储方面，搭载UFS3.1 闪存以及LPDDR5 运行内存，小米 12S的主板采用全新的堆叠设计，辅以小米最薄的高达2600mm2超大VC液冷均热板，再加上小米动态性能调度技术，让机身尽可能的保持小尺寸同时拥有旗舰性能。内部塞入了一块4500mAh大容量新一代钴酸锂电池，支持67W有线快充以及50W无线充电，同时支持10W无线反充。还搭载对称式双扬声器，通过哈曼卡顿认证、Dolby Atmos以及Hi-Res小金标认证。此外，支持NFC+红外遥控，蓝牙5.2、WIFI6增强版、X轴横向线性马达等。

影像系统方面，小米 12S采用后置三摄+前置3200万像素方案，主摄采用索尼IMX707 5000万像素1/1.28英寸超大底CMOS，F1.9超大光圈，2.44um四合一像素，同时支持OIS光学防抖。徕卡原生双画质，同时还配备了四款徕卡滤镜。另外，小米 12S还配置1300万像素超广角镜头+500万长焦微距。