小米MIX 2S国内首发骁龙845处理器，最高主频2.8GHz，GPU性能提升30%，功耗降低30%，AI性能提升3倍，小米称其安兔兔跑分达277178分，另外小米MIX 2S辅以8GB+256GB存储。
拍照方面，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Dual PD全像素双核对焦，支持240FPS慢动作视频拍摄。
另外一个提升的点是AI的加入，借助AI技术小米MIX 2S的相机可以识别场景并进行优化，以达到更好的成像效果，实际表现相比上一代小米MIX 2进步非常明显。
在网络方面，骁龙845采用了X20 LTE调制解调器，其下载支持LTE Cat.18，最高速率为1.2Gbps，上传方面则支持LTE Cat.13，为150Mbps。这个网络传输速率在安卓阵营中处于首位。
在充电方面，小米MIX2S破天荒地采用了无线充电技术，其无线充电器支持Qi无线充电协议，充电功率为7.5W，可在2小时40分钟内充满电。与此同时，这款无线充电器还可以为苹果iPhone X等支持无线充电的机型充电
