小米6X采用了5.99英寸18：9的全面屏，全高清屏幕。机身延续了小米一贯的设计风格，背部为金属机身设计，后置双摄，指纹识别也依旧为后置。
小米6X手机前置2000万像素镜头，后置2000万像素镜头，主打“拍人更美”，支持AI美颜，柔光自拍，配备6+128GB超大内存组合，搭载了高通骁龙660处理器，加入了AIE人工智能引擎。另外小米6X还支持双卡双待和全网通。
其中，骁龙660堪称目前的主流“神U”，14nm工艺LPP工艺制造，集成八个Kyro CPU自主核心，四大四小主频分别为2.2GHz、1.8GHz，同时集成Adreno 512 GPU。
此外，骁龙660还首次在骁龙600系列中集成高通人工智能引擎（AIE）、Spectra ISP、Hexagon DSP，在人工智能性能、拍照以及游戏性能上都有飞跃式提升。
骁龙660 AIE版属于此前骁龙660的定制版，主要区别在于AIE版加入了AI功能，是一款人工智能芯片。而此前的骁龙660则不支持人工智能。
骁龙660 AIE和骁龙660在CPU、GPU、基带、制程工艺等方面完全相同，依然是14nm FinFET工艺，配备4x2.2GHz A73大核+4x1.8GHz A53小核设计。
内置GPU为Adreno 512，支持LPDDR4内存、UFS2.1闪存，基带版本为Cat.13，支持QC4.0快充，配双14位 Spectra 160 ISP等。
