相比上一代MIX 2，小米MIX 2S提升主要有两个层面，一是传统意义上的硬件提升，小米MIX 2S配备了索尼IMX363传感器，1200万像素、光圈为F/1.8，单位像素面积为1.4微米，支持240FPS慢动作视频拍摄。
小米MIX 2S使用了12MP广角镜头(4轴光学防抖、f/1.8光圈)+12MP长焦镜头(人像镜头、f/2.4光圈)双镜头配置,支持25种标签。
多达206种智能场景识别,加入了AI动态光斑背景虚化等各种实用功能。前置镜头500万像素,支持实时AI背景虚化、AI美颜。
功能方面，小米MIX 2S还加入了语音助手小爱同学。它支持息屏唤醒，可进行多达百种语音操控技能。硬件方面，小米MIX2S搭载迄今为止最强的移动GPU Adreno630，使用新一代10nm LPP工艺制造。
与此同时，新款手机小米MIX2S采用Qi无线充电技术，支持7.5W无线快速充电；支持6模43频，适配226个国家和地区的网络。
新增的全网通5.0支持双卡双4G双VoLTE；Mi Pay支持36家合作银行绑卡支付；支持12类公交卡开卡，覆盖60座城市公交出行。
