De nieuwste smartphone van Xiaomi heeft een Sony IMX298-sensor aan boord met fasedetectieautofocus, iets wat het bedrijf graag laat zien, getuige deze video. Een andere bijzonderheid van de 16-megapixelsensor is dat deze gebruikmaakt van dti of deep trench isolation. Met dti wordt licht tussen de pixels beter gescheiden wat light bleeding naar nabij gelegen pixels - met inaccurate kleuren als gevolg - moet voorkomen. Dezelfde techniek werd eerder toegepast in de iPhone 6s. Om het beeld te verwerken, maakt de Mi 5 gebruik van de Qualcomm Spectra-beeldprocessor, die ook 4k-video aankan.