Về thiết kế, Mi Mix 3 nổi bật với mặt lưng chế tác từ chất liệu gốm thay vì chất liệu kính thông thường. Chất lượng gốm rất sang trọng, tăng khả năng chống xước cho mặt lưng. Mặt gốm được phủ một lớp chất liệu đặc biệt để tăng độ bền, chống vỡ tốt nhất cho mặt lưng máy.
Mi MIX 3 trang bị cơ chế trượt kết hợp với nam châm neodymium đã được cân chỉnh. Khi màn hình được kéo xuống, cơ chế từ tính ngay lập tức sẽ được kích hoạt và kết thúc quá trình nhanh gọn với một lực vừa phải. Theo nhà sản xuất, thanh trượt này có tuổi thọ 300.000 chu kỳ trong môi trường phòng thí nghiệm.
Thiết kế trượt không chỉ tạo không gian cho camera trước và ăng-ten, mà còn tối ưu hóa màn hình tràn viền. Mi MIX 3 trang bị màn hình Samsung AMOLED FHD+ 6.39-inch, độ phân giải 2340 x 1080-pixel với tỷ lệ khung hình 19,5:9. Viền màn hình tiếp tục được giảm thiểu so với người tiền nhiệm để đạt được tỷ lệ diện tích màn hình so với thân máy, lên đến 93,4%.
Mi MIX 3 trang bị cụm camera kép ở mặt sau 12MP +12MP, sử dụng cùng cảm biến với Mi 8. So với thế hệ tiền nhiện, Xiaomi Mi MIX 3 đã được trang bị thêm chế độ chụp đêm ổn định tay cầm, bao gồm nhiều tính năng hữu dụng như chống nhiễu hạt đa khung hình bằng phần cứng, đo sáng AI, ổn định và cân chỉnh hình ảnh AI, cùng cụm camera sau hỗ trợ chống rung quang học 4 trục. Camera sau của máy cũng hỗ trợ khả năng quay phim 4K và quay chậm 960 khung hình trên giây, video sẽ được tự động thêm hiệu ứng âm thanh dựa theo chuyển động của video nhờ sự hỗ trợ của tính năng nhạc nền AI.
Cụm camera trước trang bị cảm biến IMX576 của Sony với độ phân giải 24MP + 2MP. Trong điều kiện thiếu sáng, cảm biến sử dụng công nghệ Super Pixel để kết hợp thông tin của 4 điểm ảnh thành 1 điểm ảnh lớn, giúp cải thiện chất lượng của bức ảnh nhờ nhiều điểm ảnh lớn 1,8 µm, đặc biệt là môi trường trong nhà và thiếu sáng. Cảm biến 2M dùng để đo độ sâu trường ảnh từ đó tạo ra hiệu ứng bokeh bằng AI.
Mi MIX 3 cũng là smartphone đầu tiên được Xiaomi đã thêm một nút AI chuyên dụng vào cạnh trái của điện thoại. Người dùng có thể kích hoạt trợ lý giọng nói Google bằng cách giữ nút AI và tùy chỉnh một lần nhấn và nhấn đúp để thực hiện các chức năng khác. Mi MIX 3 cũng hỗ trợ chuẩn sạc không dây Qi và tặng kèm sạc không dây 10W.
Mi MIX 3 phiên bản 6GB RAM + 128GB ROM sẽ được bán với giá 12,99 triệu đồng với hai tùy chọn màu Jade Green và Onyx Black.