小米6X后置全索尼双摄像头，主摄采用索尼IMX486传感器，拥有1200万像素，1.25μm单位像素面积加上f/1.75大光圈可以拥有更多的进光量，在白天拍人像时使画面更清晰。
而副摄采用索尼IMX376传感器，拥有2000万像素，1.0μm单位像素面积以及f/1.75大光圈，在夜晚拍人像时，感光像素4合1，产生2μm的超大像素，可使单位感光能力提升4倍，使夜拍照片拥有更多细节的同时产生更少的噪点。
小米6X的前置2000万像素相机保证用户在白天自拍时拥有超高解析力，而在暗光自拍条件下，其同样支持感光像素4合1产生2μm的超大像素。
它使在暗光下自拍和录制短视频的画面更明亮，同时前置柔光灯会在暗光自拍时自动打开，提升画面的整体亮度，而前置HDR会在逆光自拍时自动开启。
此外，小米6X还通过海量分析女生自拍照，优化AI机器学习模型，小米6X的前置单摄也能精准区分人物和背景，并针对女生习惯自拍使用的道具及手势也有针对性的虚化处理，甚至多人自拍也能保证精准虚化抠图。
此次小米6X还在千人千面的AI美颜的基础上加入了AI护妆美颜，它可以识别女生面部的妆容，美颜的同时智能保护唇妆、眼妆细节颜色。
小米6X处理器是骁龙660，另外加入了高通AIE人工智能引擎，也专门为王者荣耀游戏进行了优化。
运行游戏时会自动开启多核多线程以及高帧率模式，提供4GB、6GB运存与64GB、128GB存储空间可选，支持全网通双卡双待，内置3010mAh电池，系统运行的是基于Android 8.1的MIUI 9。
