机身正面，小米Note 3使用了一块5.5英寸屏幕，配以2.5D玻璃，窄边框，这都是目前的主流设计。但还是会令人感觉略惊艳，这在于机身配色。
亮蓝色版本前面板也为蓝色，显得颇为个性，凸显出了一定差异化。正面底部采用了来自汇顶科技的无孔式指纹识别方案。
无孔式指纹识别方案首次出现在小米5s上，但因为超声波指纹识别方案的不成熟，在识别速度上存在缺陷。小米Note 3使用的是更加成熟的电容式指纹识别方案，在识别速度和准确率上表现出色。
小米Note3采用了高通骁龙660芯片，骁龙660是目前高通手机芯片中定位仅次于旗舰骁龙835的一款，骁龙660采用Kryo 260架构八核CPU。
Adreno 512GPU，X12LTE基带，在拍照上集成了Spectra 160 ISP，还支持高通QC 4快充技术，而在制程方面。
前代骁龙653采用的是28nm制程工艺，骁龙660采用的则是14nm制程工艺，制程工艺越先进处理器越省电。
小米Note3全系标配6GB大内存，在国内软件市场环境关联应用流氓软件盛行的大背景下，6GB大内存还是十分有必要的。
目前4GB内存在日常不清理后台使用之后剩余可用内存并没有多少，而6GB内存即使打开再多的APP也不用担心，小米Note3搭载的6GB大内存确保了手机的流畅运行。
