گلکسی S21 Ultra مجهز به پیشرفته‌ترین سیستم دوربین حرفه‌ای سامسونگ است و این یعنی شما می‌توانید عکس‌هایی بسیار زیبا را در شرایط نوری و محیطی مختلف گرفته و با استفاده از ابزارهای هوش مصنوعی این گوشی، ویدیو گرفته و آن را به دلخواه خود ویرایش کنید.
گلکسی S21 Ultra دارای یک دوربین چهارگانه (لنزهای فوق عریض، عریض و دو لنز تله) است که مجهز به یک حسگر بهینه 108MP Pro شده و با استفاده از آن شما می‌توانید عکس‌های 12 بیتی HDR ثبت کنید که غنای داده‌های رنگ در آنها تا 64 برابر بیشتر و بازه دینامیکی آنها تا سه برابر بزرگتر است. برای اولین بار در گوشی‌های گلکسی شما می‌توانید تصویربرداری 4K را با سرعت 60 فریم در ثانیه روی همه لنزها از جمله لنز دوربین جلو و چهار لنز دوربین عقب انجام دهید و این یعنی بدون توجه به کیفیت فیلمبرداری، می‌توانید بین دوربین عقب و جلو جابجا شوید. در ضمن با استفاده از گزینه فایل خام 12 بیتی (12-bit RAW file) دیگر هیچکدام از جزییات عکس در زمان ویرایش از دست نخواهد رفت.
وقتی با گلکسی S21 Ultra زوم می‌کنید دیگر نگران از دست رفتن وضوح تصویر نخواهید بود. این دوربین مجهز به Space Zoom تا 100 برابر است که از اولین سیستم لنز تله دوگانه سامسونگ برای رسیدن به آن استفاده شده است که شامل یک زوم اپتیکال 3 برابری و یک زوم اپتیکال 10 برابری است که هردو مجهز به Dual Pixel(2PD) AF شده‌اند و به این ترتیب شما می‌توانید تصاویری واضح را حتی از راه دور ثبت کنید.
گلکسی S21 Ultra دارای یک حسگر شب بهینه Bright Night است که بزرگترین پیشرفت سامسونگ در حوزه عکاسی در نور کم، تاکنون محسوب می‌شود. با استفاده از حالت بهینه شده Night Mode، کاهش نویز و فناوری 12MP Nona-binning، شما می‌توانید عکس‌هایی دشوار مانند عکس در اتاق با نور کم، یا یک صحنه در شب را با سرعت و کیفیتی بالا ثبت کنید.