Xiaomi Mi S представляет собой компактный по современным меркам смартфон с топовой начинкой. Смартфон оснащается 4,6-дюймовым дисплеем с разрешением Full HD (1920 х 1080 пикселей), 12-мегапиксельной основной камерой с датчиком Sony IMX378, фазовым автофокусом и возможностью съемки 4K-видео, а также 4-мегапиксельной фронтальной камерой.

Аппаратной основой стал процессор Qualcomm Snapdragon 821, 4 ГБ оперативной и 128 ГБ встроенной флеш-памяти UFS 2.0. Аккумулятор обладает емкостью 2600 мАч с возможностью быстрой зарядки по технологии Quick Charge 3.0