小米MIX2S正面依然是常见的18:9全面屏，只不过左右边框、上额头更窄，屏占比小幅提升，机身尺寸为50.86×74.9×8.1mm，相比上代MIX2显得更小。
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。
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，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。
