Galaxy Note 9 có cụm camera kép ở mặt sau, với cảm biến chính Isocell 12 megapixel kích thước pixel là 1,4µm hai khẩu độ f/1.5 và f/2.4. Cảm biến phụ là ống kính tele, cũng có độ phân giải 12 megapixel kích thước pixel là 1,0µm. Ống kính có khẩu độ f/2.4. Phần cứng camera của Galaxy Note 9 tương tự Galaxy S9+ nhưng điểm khác biệt nằm ở việc Samsung đưa trí tuệ nhân tạo giúp sức chọn chế độ chụp ảnh. Camera AI phổ biến trên các smartphone nhưng Galaxy Note 9 cụ thể hóa bằng tính năng Auto Scene Optimization - tối ưu hóa cảnh chụp.

Tính năng này cho phép nhận diện khung cảnh muốn chụp rồi tự động thực hiện điều chỉnh thiết lập tốt nhất về độ bão hòa, cân bằng trắng, độ phơi sáng và độ tương phản giúp hình ảnh có chất lượng tốt nhất.
Galaxy Note 9 tự động phân loại cảnh chụp vào 20 nhóm gồm món ăn, chân dung, hoa, trong nhà, động vật, phong cảnh, thực vật, cây cối, bầu trời, núi, biển, bình minh, hoàng hôn, bờ sông, đường phố, cảnh đêm, thác nước, tuyết, chim, ngược sáng, chữ. Hình ảnh "tối ưu hóa cảnh chụp" từ Galaxy Note 9 đẹp hơn, ấn tượng hơn so với chế độ tự động áp dụng với tất cả ngoại cảnh.
Nhận diện ảnh lỗi là tính năng được trợ giúp bởi trí tuệ nhân tạo. Các lỗi của ảnh chụp như chủ thể bị nhắm mắt, hình ảnh mờ do chủ thể chuyển động hoặc rung máy, ống kính bị nhòe do bị bẩn hoặc ánh sáng bất thường do chụp ngược sáng. Với từng lỗi nhận diện được, Galaxy Note 9 đưa ra các gợi ý cho người dùng như cảnh báo chủ thể bị nhắm mắt, giữ chắc tay khi chụp, vệ sinh ống kính hay bật chế độ chụp HDR. Tính năng này giúp bạn tránh được các rủi ro bị hỏng ảnh khi chụp bằng Galaxy Note 9, đặc biệt phù hợp với người dùng phổ thông, không có nhiều kiến thức, kinh nghiệm chụp ảnh.
Camera trên Galaxy Note 9 còn sở hữu nâng cấp là khẩu độ kép f/2.4 và f/1.5. Đây là nâng cấp so với thế hệ trước, dù rằng tính năng này xuất hiện trên Galaxy S9+. Khẩu độ f/2.4 giúp hình ảnh nhiều chi tiết hơn khi chụp ảnh ban ngày, trong khi đó độ mở lớn f/1.5 mang đến ánh sáng nhiều hơn khi chụp đêm. Trí tuệ nhân tạo AI tiếp tục giữ vai trò lựa chọn khẩu độ cho camera tùy thuộc môi trường nhận diện được. Ngoài ra, người dùng cũng có thể điều chỉnh thủ công khi chụp bằng chế độ Pro trên Galaxy Note 9.

Ngoài khẩu độ camera lớn f/1.5, Galaxy Note 9 còn sở hữu khả năng khử nhiễu rất tốt. Hình ảnh chụp ra ban đêm ấn tượng hơn Galaxy Note 8 và cả Galaxy S9+. Theo Samsung, khả năng khử nhiễu đến từ công nghệ xếp chồng 4 khung hình và kết hợp ba hình ảnh chụp liên tiếp.
Về khả năng quay video, Galaxy Note 9 vẫn duy trì vị thế là smarphone quay tốt nhất hiện tại. Các video 4K có hai lựa chọn tốc độ là 30 và 60 khung hình mỗi giây. Cảnh quay chống rung ấn tượng, chi tiết đủ, không bị nhiễu, dải màu sắc rộng, độ tương phản, cân bằng trắng tốt.