整体设计语言和小米MIX 2保持一致，依然是隐藏式听筒+三边无框的设计风格。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。
拍照依然是小米MIX2s主打亮点，配备更高规格的后置1200万+1200万双摄像头，支持2倍光学变焦+人像模式+光学防抖。
主摄用的是索尼IMX 363传感器，拥有1.4μm大像素，支持Dual PD全像素双核对焦，号称暗光下对焦又快又准。另外相机还支持硬件多帧降噪，进一步提升画质。
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。
