小米手机3采用镁铝合金一体框架压铸成型，机身厚度为8.1mm，机身侧边加入弧线型设计，与Lumia机型外观较为接近。
平台:
目前小米3手机配备了最顶级的两个平台的方案，分别是采用高通骁龙800处理器的中国联通版(支持WCDMA)、中国电信版(支持EVDO)。以及采用了英伟达Tegra4的中国移动版(支持TD-SCDMA)。除了处理器方案不同，小米3手机其他的配备均统一采用2GB LPDDR3运行内存，机身存储提供16GB和64GB两种版本(采用eMMC4.5高速闪存)。
屏幕：
在屏幕方面，小米手机3采用的是来自夏普和LG的高清IPS视网膜屏幕，屏幕尺寸提升至5英寸，分辨率提升至1080P级别，每英寸像素数达到441PPI。相比小米2/2S的342PPI相比有着大幅的升级。
电池、摄像头、其他：
小米手机3将电池容量增加至3050mAh。小米手机3采用的摄像头组合为1300万像素主摄像头+200万像素前置摄像头的组合，主摄像头的光圈为f/2.2，配备飞利浦双LED闪光灯，最高可支持1300万像素每秒连拍10张。同时，小米3还支持NFC与米Hi-Fi等功能。
售价：
16GB版小米手机3售价保持在1999元没有变化，同提供64GB版本售价2499元，9月9日移动版工程机开卖，10月中旬移动版正式机上市。
