HTC Oneでも、同社のこれまでの方針通り、カメラ機能の充実に力点が置かれている。HTC Oneには新しくなった「ImageSenseシステム」、新しいハードウェアである「ImageChip 2」、改良された光量センサが搭載されている。「Ultrapixel Sensor」と呼ばれるこのカメラは、技術的には4メガピクセルの解像度しかない。しかしHTCによれば、センサの実際のサイズが大きくなっており、これが生み出すピクセルはより詳細なものになっているという。
HTCの主張によれば、結果としてこのカメラは、同等の他のスマートフォンのカメラと比較して300%多くの光を捉えることができる。そして同社は、実際に見てもらえばその違いが分かると述べている。アンロック版のHTC Oneを一通り触ってみて、そのカメラが非常に高速であり、ほぼ瞬時に写真をキャプチャできることは確認できた。
静物の撮影では、少し暗めだったものの、色は正確だった。強い太陽光がある屋外での撮影では、画像処理がやや粗くなることに気づいた。このため、背景の細部は不鮮明になりがちで、特に木の枝や葉などの複雑な形状の場合にその傾向が強くなった。またHTC Oneでは、オンボードのハードウェアによる手ぶれ補正機能のおかげで、暗い環境でも素早く写真を撮れるものの、ISOが高くなるため、カラーノイズがひどくなってしまう。
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