拍照方面，小米4S依然搭载了500万像素前置摄像头和1300万像素主摄像头，前后摄像头均拥有F2.0光圈，并辅以双色温闪光灯，延续了前作小米4c的硬件参数。特别要指出的是，尽管小米4S搭载的高通骁龙808处理器最高可支持4K视频拍摄和播放，不过小米4S最高仅支持1080p全高清视频录制，再次与小米4c保持一致。
对于小米的粉丝来说，“相位对焦”自然不会陌生。它可以有效提升手机的对焦、成像速度，前作小米4c即支持“相位对焦”，最新机型——小米4S同样如此。从实际体验来说，“相位对焦”有效改善了手机的拍照体验，对焦、拍照瞬间即可完成，整个过程干净利落，体现了技术的进步，以及小米的优化水准。
相机界面
拍照样张
拍照样张
从实拍样张来看，在室外光线充足的情况下，小米4S对于景物色彩的处理依然趋于真实，与肉眼看到的相似，如图所示。偶尔，样张的色彩表现会过于浓烈，尤其是蓝天的处理，如下图所示，还存在优化空间。
