小米9手机搭载高通骁龙处理器，运行Android 9.0定制的MIUI 10系统， 小米9还被曝将后置三摄，主摄像头像素数高达4800万。相机环采用的设计叫“天使眼”，全息幻彩紫展示。5微米大像素类似镜头，支持护眼模式2.0，通过德国电气工程师协会认证；
核心配置上，小米9采用6.39英寸三星AMOLED水滴屏，搭载高通骁龙855旗舰平台，最高配备12GB内存加256GB存储，电池容量为3300mAh。支持27W快充，无线充电从7.5W提升到15W，支持全球首款20W无线闪充；
此外，小米9后置4800万加1200万加1600万三摄，其中1200万为人像镜头，支持2倍光学变焦，1600万为超广角镜头。7P镜头加f/1.47大光圈。
