虽然没有搭载旗舰级的骁龙835处理器，但在拍照方面，小米Note 3的配置堪称顶级。它使用1200万像素双摄像头，分别为等效焦距27mm的广角镜头和灯效焦距52mm的长焦镜头。广角镜头为f/1.8光圈。长焦镜头f/2.6光圈。
功能方面，它提供有人像模式、2倍光学变焦、四轴光学防抖、PDAF相位对焦、暗光增强技术、HDR、全景模式、连拍模式、面部识别功能。从参数上看，小米Note 3的主摄像头几乎没有任何短板。漂亮的参数能否拍出漂亮的照片呢，我们通过实拍样张来看一看。
小米Note 3人像模式建议拍摄距离为2米以内。可以看到，背景虚化的效果非常明显，令拍摄主体突出。而且，虚实过渡自然，观察人物发丝等细节，没有出现明显的涂抹痕迹。
画面的亮度、色彩曝光控制等准确。有别于一般模式，人像模式下的照片需要经过算法处理，按下拍照快门后需要等待一小段时间等待图像生成。小米Note 3的处理速度令人满意，不会有拖沓的感觉。
2X光学变焦只能作为部分极限场景模式下的必要补充，小米Note 3的主摄像头达到了f/1.8光圈，已经能够保证足够的进光量，双摄像头的组合令进光量更为充足。
更大的进光量可以在保证画面亮度的情况下，降低ISO，使画面纯净度更高，画质更好。并为后期算法提供更大的可优化空间。
小米Note 3暗光环境下样张画面纯净，亮度较高。并且很好地保留了画面细节，明暗过渡自然，画面极富层次，有很强的立体感。
