Сайт DxOMark, специализирующийся на оценке камер смартфонов поставил Xiaomi Mi CC9 Pro 121 балл, что делает его лидером по возможностям фото- и видеосъемки среди всех устройств в рейтинге. Фронтальная камера устройства обладает разрешением 32 МП и спрятана в привычном каплевидном вырезе. На обратной стороне гаджета размещены целых пять объективов (сверху вниз): телевик, портретный сенсор, основной модуль, ультраширокоугольный и макро. Их матрицы имеют разрешение 5, 12, 108, 20 и 2 мегапикселя соответственно. Телеобъектив оснащен пятикратным оптическим и 50-кратным гибридным зумом, а также четырехосевой оптический стабилизацией.