小米 9 后置三摄像头的配置分别是 IMX586，这是它的主摄，高达 4800 万像素可提供最高的解析力，其次是 1200 万像素的长焦镜头，可拍摄人像模式，最后是 1600 万像素的超广角镜头，这颗镜头还同时支持最近距离为 4 厘米的微距拍摄。

三颗镜头都采用闭环马达，镜头均有蓝宝石镜头保护片覆盖。功能方面，小米 9 相机除了支持 960 帧慢动作拍摄、夜景模式之外，还加入智能瘦身及美颜、月亮模式、运动跟拍、广角畸变矫正等功能。