Mi Mix 3 trang bị màn hình Amoled FHD+ 6,39 inch, độ phân giải 2.340 x 1.080 pixel với tỷ lệ khung hình 19,5:9. Mi Mix 3 là thiết bị có tỷ lệ màn hình so với thân máy cao nhất hiện nay lên đến 93,4% nhờ thiết kế camera theo cơ chế trượt.
Cơ chế trượt được cấp bằng sáng chế của Mi Mix 3 kết hợp với nam châm neodymium. Khi màn hình được kéo xuống, cơ chế từ tính được kích hoạt và kết thúc ngay sau đó. Theo Xiaomi, thanh trượt có tuổi thọ 300.000 chu kỳ.
Người dùng có thể trượt mở điện thoại để trả lời cuộc gọi hoặc thực thi những chức năng khác. Ngoài ra, cơ chế trượt còn có một chức năng đặc biệt khi chơi game, cho phép người dùng truy cập chức năng chụp, quay phim màn hình hay ẩn các thông báo.
Về cấu hình, Mi Mix 3 sử dụng vi xử lý Snapdragon 845 và pin 3.200 mAh hỗ trợ sạc nhanh Quick Charge 4 cũng như sạc không dây. Máy có tổng cộng 4 camera gồm hai cụm camera kép ở trước và sau. Cụm camera sau có một camera góc rộng và một camera tele, còn ở phía trước là hệ thống camera kép 24 megapixel và camera phụ hai megapixel. Mi Mix 3 chính hãng có hai lựa chọn màu sắc là xanh và đen.