小米6X采用了超薄设计，号称“杨柳腰”纤薄机身，合乎掌心的背面弧线，底部中线对称设计（Type-C接口），采用全金属机身、纳米注塑天线、超浅指纹区域。
后置竖排双摄，提供赤焰红、曜石黑、冰川蓝、樱花粉、流沙金五种时尚配色。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。
小米6X通过AI学习识别人物自拍与背景，保准更精准的虚化抠图效果，新增加了AI护妆美颜。小米的后期算法是将人物和背景分开美化操作的，一共支持12个自拍场景的美颜识别。
配置方面，小米6X搭载高通骁龙660 AIE处理器，最高6GB+128GB。AI智能省电+快充3.0，重度使用 1 天妥妥的。此外，玩《王者荣耀》的时候，会自动开启多核多线程，支持高帧率模式。小米6X还内置“小爱同学”语音助手 。
