拍照系统最大的亮点自然是一亿像素，而此次三星将旗下最好的传感器留给自家旗舰，S20 Ultra的影像部分也几乎围绕ISOCELL Bright HM1这颗亿级的传感器开展。而对于一亿像素的成像来说，高通骁龙865加持下的S20 Ultra拍摄时间无需等待，在选项中开启一亿像素后，单张照片大小为20MB左右。
配合变焦镜头，S20 Ultra最高能实现百倍变焦，在放大照片时支持一键截取出高分辨率的照片，并且S20 Ultra支持8K视频的拍摄，同样能将视频片段截取出生成最高3300万像素的照片，功能较为实用。
同时S20系列还新增加了一键拍录功能，同时进行视频的录制与不同风格的照片拍摄，方便用户后期挑选，并且全系的摄像系统加强了专业模式与防抖功能，ISOCELL Bright HM1还支持暗光下像素九合一的技术，影像的全面升级是此次S20系列的一大看点。
此外，S20 Ultra支持前置4K的视频拍摄，对应的则是三星S20系列延续了大内存大存储的配置。如果说海外尚有8GB起步的S20发售，那么国行预计将是12GB内存起步，同时配备256GB或512GB存储。