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。
机身背部，这是小米Note 3最为惊艳的部分。四全面设计的机身背部观感圆润，并且在握持的时候能够尽量贴合手掌曲线。简单来说，就是“看着好看，握着舒服”。
小米Note 3后置双摄像头无论是型号还是功能都与小米6相同，如双1200万像素，广角+变焦解决方案。
广角镜头f/1.8光圈，长焦f/2.6光圈。小米Note 3依旧支持4轴光学防抖、2倍光学变焦、PDAF相位对焦、人像模式、4K视频拍摄等。
前置方面，小米Note 3进行了升级，采用了1600万像素，而在暗光下，系统会智能的将4个像素合成一个2μm的大像素，有效提升画面亮度，提升暗部解析力。
此外，小米Note 3还加入了千人千面的AI美颜，可以迅速完成美肤祛斑、提神亮眼、纯色增强、塑形瘦脸等。
小米Note 3搭载高通骁龙660处理器，是目前炙手可热的骁龙6系处理器，被称为“旗舰影像处理器”。它是骁龙6系中首款使用自主Kryo架构的芯片，之前只有骁龙8系才会有这个技术。
并且骁龙660是骁龙6系中首款使用Spectra ISP图像处理器的芯片，这也是之前骁龙8系才会采用的技术。
