小米MIX2主打全面屏2.0，比起上代产品，屏幕尺寸更小，更易于握持。5.99英寸1080P屏幕比例为18：9，相较传统屏幕比例视野更广。全面屏设计使得搭载5.99英寸屏幕的MIX2机身体积比iPhone 7Plus更小;得益于COF显示芯片柔性封装技术，小米MIX2的“下巴”要比上代更窄，实现了更加紧凑的机身外观。
整体设计语言与上代相同的小米MIX2依然采用前置摄像头放在下方的设计，不过小米MIX2此次采用了导音式听筒设计，至于屏幕下方的听筒能够通过一段导音管让声音从屏幕顶部的出声孔传出，音质更清晰。此外，小米MIX2的屏幕顶端采用了超声波距离感应器，在无需占用空间的情况下，仍能够实现对距离的侦测。
小米MIX2有两种不同的设计：标准版采用陶瓷背板+金属边框;尊享版则是Unibody全陶瓷机身。相比标准版背板与边框分离的设计，尊享版的一体陶瓷背板手感更加完整，而且机身更加小巧。陶瓷Unibody成本虽不及亮银版小米6那么高，但其依然是小米MIX2标准版背板成本的四倍。
硬件配置上，小米MIX2选用高通骁龙835作为核心，强悍的基带配置使得MIX2支持6模43频全网通，而且支持4x4MIMO天线技术，能够实现更好的数据以及Wi-Fi连接。运存提供6GB和8GB(尊享版独有)两种规格，机身存储则有64GB，128GB以及256GB三种。值得一提的是，尊享版只有8GB+128GB一种可选。摄像头方面，小米MIX2采用了与小米6相同的镜头方案，1200万像素的主摄像头支持光学防抖;前者摄像头像素则是500万，支持自动美颜。
售价方面，6GB+64GB版小米MIX2售价3299元，6GB+128GB版售价3599元，6GB+256GB版则是3999元。全陶瓷尊享版由于后壳成本过高的原因，8GB+128GB售价为4699元。