عمده تمرکز دوربین گوشی گوگل پیکسل ۴ روی قابلیت Live HDR و بهبود حالت Night Sight قرار دارد. گوگل برای نخستین‌بار در این نسل از پرچم‌داران خود از دوربین دوگانه بهره گرفته؛ دوربینی که از یک لنز اصلی با کیفیت ۱۲.۲ مگاپیکسل و یک لنز تله‌فوتو با کیفیت ۱۶ مگاپیکسل برای بهبود قابلیت زوم دوبرابری تشکیل شده است.
پیکسل ۴ از قابلیت +Live HDR نیز بهره می‌برد. با کنترل‌داشتن روی اکسپوژر دوگانه در زمان عکس‌برداری، کاربران می‌توانند پیش‌از عکس‌برداری نتیجه را به‌صورت آنی مشاهده کنند. تعبیه اسلایدر HDR به کاربر اجازه می‌دهد تا پیش‌از عکس‌برداری میزان روشنایی و سایه را تنظیم کند. طبق گفته‌ی غول دنیای جست‌و‌جو، در تمامی عکس‌های ثبت‌شده، یک سیستم یادگیری‌محور میزان سفیدی عکس را تنظیم می‌کند؛ بنابراین تمامی تصاویر ثبت‌شده رنگ‌هایی نزدیک به واقعیت خواهند داشت.
درجریان رویداد معرفی پیکسل ۴ و پیکسل ۴ ایکس ال، گوگل زمان زیادی را برای توضیح کارکرد عکاسی رایانشی در پرچم‌داران جدید خود اختصاص داد. طبق توضیحات این شرکت، شاهد پیشرفت تأثیرگذاری در قابلیت Night Sight خواهیم بود که عکس‌برداری در محیط‌های کم‌نور را میسر می‌سازد. بهبود‌های عکس‌برداری در شب به همین‌جا خلاصه نمی‌شود؛ زیرا ترکیب چندین عکس با یکدیگر به پرچم‌داران تازه‌وارد اهالی مانتین‌ویو این امکان را می‌دهد تا به‌راحتی از آسمان پرستاره شب تصاویر واضحی را ثبت کنند.
عکس‌برداری پرتره نیز با بهبود‌هایی همراه بوده است. ترکیب پیکسل دوگانه و دوربین دوگانه به پیکسل ۴ امکان می‌دهد تا راحت‌تر و دقیق‌تر از گذشته عمق تصاویر را تشخیص دهد. در‌همین راستا، گوگل ادعا می‌کند که عکس‌برداری از اجسام بزرگ در فواصل دورتر و سوژه‌های متحرک مثل حیوانات بسیار بهتر از قبل انجام می‌شود. درنهایت، استفاده از لنز دوم در دوربین پیکسل ۴ این امکان را فراهم می‌سازد تا با قابلیت زوم دوبرابری، بدون اینکه از کیفیت تصویر کاسته شود، از سوژه‌های دور عکس‌برداری شود.