作為手機(jī)影像系統(tǒng)的基礎(chǔ)，在后置攝像頭硬件方面一加9 Pro采用了包含雙主攝在內(nèi)的后置四攝模組設(shè)計(jì)。這后置四顆攝像頭分別為4800萬像素主攝+5000萬像素超廣角鏡頭+3.3X長焦鏡頭+黑白鏡頭。

一加9 Pro的主攝為一加累計(jì)投入超過1億元打造的超強(qiáng)主攝，其傳感器采用了索尼獨(dú)家定制的IMX789傳感器，面積為1/1.35英寸，像素量為4800萬，支持全像素全向?qū)购?2bit色深的RAW格式輸出能力。除了強(qiáng)大的傳感器硬件之外，一加9 Pro的主攝在光學(xué)方面采用了由7P鏡片構(gòu)成的高解析力鏡頭，光圈值為F1.8，支持OIS光學(xué)防抖。

作為雙主攝中的一員，一加9 Pro的廣角主攝無論是在傳感器的硬件參數(shù)，還是鏡頭的光學(xué)素質(zhì)方面均達(dá)到了目前頂級旗艦手機(jī)中的一流水平。特別是IMX789傳感器獨(dú)特的16：11畫幅比例可以讓一加9 Pro在拍攝視頻時(shí)，相比其它機(jī)型更充分地利用傳感器的感光面積；12bit RAW格式輸出能力也讓一加9 Pro拍攝的照片具備更大的后期處理空間。

雙主攝中的另一位成員便是5000萬像素超廣角主攝，采用了索尼IMX766傳感器，面積為1/1.56英寸，像素量為5000萬，是一顆主攝級別的手機(jī)超廣角鏡頭傳感器。在擁有主攝級大底傳感器的同時(shí)，一加9 Pro的超廣角鏡頭在光學(xué)方面還采用了自由曲面鏡頭設(shè)計(jì)。

由光學(xué)特性所帶來的畸變問題一直困擾著智能手機(jī)的超廣角鏡頭，自由曲面鏡頭的出現(xiàn)則為這一問題提供了解決方案。自由曲面鏡頭在傳統(tǒng)鏡頭模組的最后增加了一片特殊的鏡片。和傳統(tǒng)的球形鏡片不同，這一片鏡片的表面為獨(dú)特的不規(guī)則自由結(jié)構(gòu)，它可以將邊緣部分沒有均勻投射的光線校正，讓外界進(jìn)來的光線可以垂直打到傳感器上，從而從解決超廣角的畸變問題。