iPhone 5S的拍照表现非常出色。它配备了800万像素的摄像头，光圈由iPhone 5的F/2.4扩大为F/2.2，同时摄像头传感器面积提升至1.5倍，可自动设定白平衡和曝光，提供15区矩阵对焦。此外，该机的单个像素尺寸达到了1.5微米。iPhone 5S还配备LED冷暖双色True One闪光灯，上白、下淡黄这样可以修正照片的白平衡，从而极大的提升了成像质量。另外，5S相机最快可实现每秒拍摄10张照片，支持120帧每秒的720P视频录制。
在低光环境下，iPhone 5S的表现非常突出，唯一和它水平接近的是HTC One，但前者的清晰度更胜一筹。