Trong phần giới thiệu về iPhone 5S, Apple cho biết máy ảnh đã được "chăm chút" đáng kể. Sở hữu ống kính 5 lớp khẩu độ f/2.2 với bộ cảm biến lớn hơn 15% . Cảm biến lớn hơn đồng nghĩa với việc bắt sáng cải thiện.
Đồng thời iPhone 5S sở hữu hai đèn flash với hai tông màu nóng và lạnh. Hai đèn này sẽ được sử dụng tuỳ môi trường giúp người dùng có được bức ảnh ưng ý nhất.
Tương tự với Galaxy S4, iPhone 5S được Apple trang bị chức năng chụp hình chậm stop-motion. iPhone 5S có thẻ chụp 10 ảnh/giây. Đối với video, iPhone 5S có thể quay với độ phân giải 720p, đạt 120 khung hình/giây.