三星Galaxy S21 Ultra的主摄像头是108兆像素ISOCELL HM3传感器。该传感器在许多方面都超过了S20 Ultra和Note 20 Ultra中使用的HM1。改进的HDR，弱光和自动对焦性能是重点。

HDR技术Smart ISO Pro可以同时拍摄一张低和高ISO照片。同时捕获帧可防止移动物体重影。应当注意，这是连续HDR照片中的常见问题。

然后将这两个帧合并为一张12位照片。因此，RAW格式的图像可以包含比10位图像多64倍的颜色信息。它将1 / 1.33英寸大小的传感器像素分布在12000 x 9000网格上。

HM3还具有低噪声模式。因此，光敏度提高了50%。改进的马赛克算法可以在良好的光照条件下捕获108兆像素的全分辨率帧。

Super PD Plus功能在用于自动聚焦的传感器的相位检测元件中增加了微透镜。这些透镜将这些元素的测量精度提高了50%。

三星ISOCELL HM3;它可以录制8K 30 fps，4K 120 fps和1080p 240 fps视频。请注意，在S21 Ultra中8K分辨率限制为24 fps。S Pen也可以用于编辑用S21 Ultra录制的视频。