Dari sisi perangkat lunak, Nubia Z80 Ultra menjalankan sistem operasi Android 16 dengan antarmuka Nebula AIOS 2, yang dilengkapi dengan pengaturan privasi granular. Pengguna dapat mengontrol izin aplikasi, mengelola akses lokasi, kamera, dan mikrofon, serta memantau aktivitas aplikasi yang berjalan di latar belakang.