Máy có màn hình kích thước 5,15 inch, độ phân giải Full HD. So với các smartphone cao cấp nhất hiện nay, màn hình của máy nhỏ và độ phân giải thấp khi các model ở phân khúc này đều có màn hình QHD và kích thước từ 5,5 inch trở lên. Bù lại, màn hình nhỏ giúp máy dễ cầm và sử dụng bằng một tay. Màn hình có tính năng giảm chói nhờ khả năng điều chỉnh 0,15 nit (đơn vị đo độ sáng) trong tổng số 4.096 cấp độ, giúp lọc ra ánh sáng màu xanh trong khi vẫn giữ lại ít màu vàng giúp hình ảnh hiển thị tự nhiên hơn.
Mi6 được trang bị camera kép với hệ thống chống rung quang học 4 trục. Tuy nhiên, camera của máy không bị lồi lên như thường thấy dù máy chỉ mỏng 7,45 mm. Hệ thống ống kính gồm một ống hỗ trợ góc rộng và một ống kính tele với zoom quang học x2, zoom kỹ thuật số x10 mang lại hiệu quả chụp xa ấn tượng. Người dùng cũng có thể tạo ảnh xóa phông như trên máy DSLR từ smartphone này nhờ khả năng tính toán độ sâu hình ảnh chính xác từ hai ống kính. Chế độ "làm đẹp" cũng được tích hợp cho camera trước giúp ảnh selfie trông tự nhiên hơn giờ cũng có mặt trên cả camera sau.
Thiết kế hai mặt kính cong 3D và khung kim loại bóng bẩy đẹp mắt nhưng lại dễ bám vân tay là nhược điểm chung của loại thiết kế này. Máy có 4 màu là Piano Black (đen bóng piano), Enamel White (trắng sứ), Sapphire Blue (xanh ngọc) và Platinum (xám bạc), tuy nhiên, thị trường Việt Nam sẽ chỉ bán ra màu Piano Black trong đợt đầu.
Máy được trang bị cấu hình thuộc hàng cao nhất hiện nay với chip xử lý Snapdragon 835, RAM 6GB và bộ nhớ trong 64 GB hoặc 128 GB. Với giá bán 10,99 triệu đồng, Mi 6 là smartphone cấu hình cao cấp mà giá bán rẻ.
Giắc cắm tai nghe 3,5mm đã bị loại bỏ, thay vào người dùng có thể nghe nhạc qua đó cổng USB Type-C cho chất lượng âm thanh tốt hơn nhưng khá bất tiện. Pin có dung lượng 3.350 mAh hỗ trợ sạc nhanh QuickCharge 3.0.
Mi6 cũng cải tiến tính năng Wi-Fi với chuẩn 2x2, với hai ăng-ten thu và phát, giúp người dùng tiếp nhận được sóng tốt hơn, đặc biệt trong khu vực có nhiều điểm mù. Máy cũng có cổng hồng ngoại để điều khiển các thiết bị như TV, máy lạnh, tuy nhiên rất ít người sử dụng tính năng này.
