Une rumeur de fin août affirmait que Samsung équiperait le Galaxy S27 Ultra d'un nouvel appareil photo téléobjectif avec zoom optique 4x et un capteur de type 1/1,9". Une autre source a démenti, disant qu'il conserverait le même téléobjectif zoom optique 5x que son prédécesseur.

Selon Roland Quandt, le Galaxy S27 Ultra utilisera un appareil photo téléobjectif 50MP avec zoom optique 5x et capteur Sony, impliquant qu'il s'agit du même appareil vu sur le Galaxy S26 Ultra. Quandt note également que l'ultra grand-angle aura une résolution de 50MP, comme le S26 Ultra.

Le prochain flagship comportera un appareil photo selfie 16MP avec autofocus, un changement par rapport au capteur selfie 12MP du S26 Ultra. Le Samsung Galaxy S27 Ultra devrait intégrer le panneau OLED M16 récemment dévoilé et sera alimenté par la puce Snapdragon 8 Elite Gen 6 Pro sur certains marchés, bien que des rumeurs suggèrent que l'Exynos 2700 pourrait être proposé sur d'autres.