核心硬件方面，小米6X采用骁龙660处理器，是目前中端机型的首选处理器，电池容量则是3010mAh；小米6X共有4GB+64GB、6GB+64GB以及6GB+128GB三个存储容量可选。
骁龙660处理器拥有高通AIE人工智能引擎，而前不久刚刚在小米MIX 2S上实装的“小爱同学”AI语音助理也会在小米6X上出现，辅助用户将复杂的操作都变成“一句话的事儿”。
骁龙660，同样基于14nm工艺制程，也是支持最高8GB RAM（1866MHz LPDDR4双通道）、2560×1600分辨率屏幕、双摄等。
但GPU是Adreno 512，CPU是八核Kryo 260（最高主频2.2GHz）、内置基带X12 LTE等，但它还额外支持2×2 MU-MIMO 802.11ac Wi-Fi，与骁龙652相比，数据吞吐量可实现翻倍，并且下载时的功耗降低可达60%。
至于骁龙660的性能，高通表示比骁龙653的CPU和GPU性能分别提高20%和30%，同时续航优化会比骁龙630更好，当然同样支持QC4.0快充。
骁龙660搭配彩色＋彩色、彩色＋黑白双摄像头，单个最高像素2400万，最大下载、上传速度分别可达600Mbps、150Mbps，支持H.265/H.264 2K/30fps、1080p/120fps视频的硬件编解码。
