小米6搭載高通驍龍835處理器！新的Kryo 280架構帶來了更高的主頻和更低的發熱。主頻高達2.45Ghz的處理器，Adreno 540 GPU，體驗極佳。
小米6配備5.15英寸1080p屏幕，搭載滿血版驍龍835處理器，內存組合為6GB RAM+64GB存儲(還有6GB RAM+128GB存儲可選)，運行Android 7.1.1系統。
小米6支持雙通道WiFi，首次配備立體聲揚聲器，多功能NFC，支持雙卡三大運營商4G+網絡。主攝像頭為雙1200萬像素(壹個黑白+壹個彩色傳感器，口號是“變焦雙攝像頭，拍攝更漂亮”)，而前置攝像頭為800萬像素，內置電池容量為3350mAh，具有防濺功能。
小米6采用四曲面設計(正面2.5D玻璃，背面3D玻璃)。同時機身正面提供了Home鍵，集成了指紋識別功能(與P10 Home鍵方案壹致)，還會增加藍色版本。同時，高配版機型的機身采用了陶瓷材質。