系统版本为MIUI8，小米6x的机身尺寸：158.7乘以75.4mm乘以7.3mm，屏幕尺寸为5.99英寸，该机重量是166g。

小米6X采用类似红米Note 5Pro的设计语言，搭载的是高通骁龙660AIE处理器，采用同色系纳米注塑“隐形”天线。小米6X采用5.99英寸2160乘以1080 18：9分辨率全面屏，搭载骁龙660 AIE八核心人工智能芯片，内存有4/6GB两种可选，存储空间则是64/128GB，但不支持扩展，电池容量3010mAh。

相机方面，小米6X后置竖形双摄为2000万像素+1200万像素，主摄是索尼IMX 486（像素尺寸1.25微米），支持AI拍照，前置镜头为2000万像素，同样支持AI美颜。