최상위 모델인 '갤럭시 S21 울트라'는 6.8형의 디스플레이를 탑재했으며, 팬텀 블랙과 팬텀 실버 2가지 색상으로 출시된다.
'갤럭시 S21 울트라'는 역대 삼성 모바일 디스플레이 중 가장 밝고 인텔리전트한 성능을 자랑한다. 처음으로 쿼드HD+ 화질에서 최대 120Hz 화면 주사율을 지원하며, 콘텐츠에 따라 10Hz부터 120Hz까지 자동으로 주사율이 조정된다.
또 전작 대비 25% 더 밝고 50% 향상된 명암비를 지원하며, 갤럭시 스마트폰 중 가장 밝은 1500nit로 야외에서도 선명한 화면을 즐길 수 있다.
'갤럭시 S21 울트라'는 가장 진일보한 전문가급 카메라 기능과 성능으로 어떤 환경에서든 최상의 결과물을 얻을 수 있다.
스마트폰 중 가장 고해상도의 1억800만 화소 카메라를 탑재해 실제와 같이 생생하게 디테일을 기록할 수 있다. 특히 광각 카메라를 이용한 프로 모드에서는 12bit RAW 파일로도 저장이 가능해 후보정시 전문가급 편집이 가능하다.
'갤럭시 S21 울트라'에 탑재된 전후면 5개의 카메라 모두를 활용해 60fps로 4K 동영상 촬영이 가능하다. 사용자는 다양한 카메라를 활용해 동일한 4K 품질의 동영상을 촬영할 수 있다.
'갤럭시 S21 울트라'는 1억800만 초고화소 광각 카메라, 1200만 화소 초광각 카메라, 2개의 1000만 화소 듀얼 픽셀 망원 카메라의 후면 쿼드 카메라와 4000만 화소 전면 카메라를 탑재했다.
또 갤럭시 스마트폰 최초로 각각 광학 3배와 10배의 듀얼 광학 렌즈 시스템을 듀얼 폴디드 형태로 탑재해, 피사체와의 거리에 따라 적합한 카메라를 작동해 최상의 결과물을 얻을 수 있다. 디지털 줌으로는 최대 100배까지 촬영이 가능하다.
저조도 환경에서 9개의 픽셀을 하나의 픽셀로 병합해 더 많은 빛을 받아들일 수 있는 노나 비닝(nona-binning) 기술과 향상된 노이즈 감소 기술도 탑재됐다. 희미한 불빛이 비치는 방이나 야경 같은 까다로운 장면도 야간 모드를 통해 전에 없이 더욱 놀라운 품질로 촬영할 수 있다.
삼성전자는 갤럭시 팬들이 가장 선호하는 기능인 'S펜'을 갤럭시 S 시리즈 중 최초로 '갤럭시 S21 울트라'에 지원한다.
그리기부터 노트 필기, 미세한 사진 편집 등 'S펜'의 경험을 그대로 즐길 수 있다. 삼성전자는 'S펜'이 포함된 2종의 새로운 커버 액세서리를 선보일 예정이다.
'갤럭시 S21 울트라'는 스마트폰 최초로 더 넓은 대역폭과 더 빠른 인터넷 속도의 와이파이 6E(Wi-Fi 6E)를 지원하며, 듀얼 블루투스 안테나를 탑재해 '갤럭시 버즈 프로' 등 다양한 연결기기들이 안정적으로 연결되어 배터리를 소모를 줄여준다.
이 밖에도 '갤럭시 S21 울트라'와 '갤럭시 S21 플러스'는 UWB(Ultra-Wideband) 기술을 탑재해, 기기간 손쉽게 파일을 공유할 뿐 아니라 소중한 물건을 찾을 수 있게 해준다. 향후 자동차 키가 없이도 차 문을 여는 디지털 카 키 서비스도 출시할 예정이다.
'안드로이드 오토(Android Auto)'와 스마트싱스(SmartThings)가 연동되어 '갤럭시 S21' 시리즈를 통해 집 안의 기기들을 스마트폰 없이 자동차 제어 화면에서 직접 제어할 수 있다. 예를 들어, 집에 도착하기 전에 에어컨을 켜거나 로봇 청소기를 돌리는 것이 가능해진다.