除了外观，小米8的最大卖点是拍照功能，此次小米8采用了AI 变焦双摄技术，超大像素使夜景画质更明亮细腻。源自单反的 2PD 双核对焦技术。
即使暗光环境也能疾速抓拍，小米8的DxOMarK拍照得分为105，比iphone x的101分还高了四分。小米8的拍照功能之所以格外突出，是因为视觉AI技术的加持。
小米8通过AI深度学习面部特征，进行上千个特征点3D建模。支持精调五官并提供实时预览，塑造属于自己的“芭比翘鼻”、“苹果肌”。并且还能识别自拍角度，打造无死角、更自然的“微整形”美颜效果。
另外还支持AI短视频的拍摄和编辑，7个剪辑效果，一键自动调色、剪辑、配乐，一秒变大片，方便分享到抖音等APP。
发布会上雷军介绍称，经过小米工程师两个月的优化和调教，小米8的拍照效果又得以很大的提升，最终DxO跑分105，安兔兔跑分为：301472。
硬件配置方面，小米8后置相机采用与小米MIX2S相同的相机模组。后置1200万变焦双摄，支持四轴光学防抖、人像模式以及AI场景相机。
其中，广角1200万像素摄像头采用索尼IMX363传感器，拥有1.4μm大像素，支持DulPD双核对焦。长焦1200万摄像头采用三星S5K3M3传感器，拥有1.0μm像素。
