小米MIX 3机身采用“滑盖”结构将前置摄像头等隐藏在屏幕下方，滑盖部分采用磁动力滑轨设计，内部为钕铁硼材质，利用磁极相斥工作原理产生动能。小米MIX 3采用6.39英寸AMOLED 屏幕，分辨率FHD+（2340x1080），屏占比达到93.4%，覆盖103.8% NTSC色域，最高亮度600nits，支持熄屏显示、阳光屏、护眼模式和无极色温调节。

相机部分搭载小米手机迄今最强的后置AI双摄+前置2400万柔光双摄。后置相机仍为1200万像素+1200万像素变焦双摄，支持手持超级夜景和960fps慢动作拍摄。整体素质相比小米MIX 2S、小米8再有提升，DxOMark总分103，拍照部分单项分数达到108。