小米6在设计上，集成了很多小米以往机型的影子在其中，同时它又是小米以往工艺技术探索后的集大成之作。它是小米成立之后，所探究的工艺的检测产品了。
小米6在正面设计上，完全继承了小米5S的设计思路，5.15英寸的1080P屏幕，表面覆盖2.5D玻璃，额头和下巴位置呈现出和谐对称的设计思路，在黑色配色的映衬之下，熄屏时整机如同镜面一般，整体颜值表现非常优秀。
指纹区域延续5S的凹陷椭圆式设计，它将下巴区域的高度利用得比较彻底，使这个区域看上去不那么空，其两侧则是隐藏式的触控按键，两个小圆点的设计，无疑表明了它们可以在系统中自行调节功能，习惯手持机的用户均可调整到自己舒适的使用方式。
在小米4上曾经让小米费劲心思的不锈钢材料，这次又回到了小米6的材料上，对于这种材料的工艺技术，小米现在已经是轻车熟路，因此驾驭起来得心应手，同时也将其成本大大降低。不过小米6在不锈钢上的使用，与小米4几乎是如出一辙的，仅在中框上使用不锈钢，在手机外观上来看的话，也就侧边框这一层使用不锈钢材料。其表面是用的是两面涂层，让整机看上去更为明亮，与玻璃机身配合的话，视觉效果也远胜于以往的喷砂工艺。但是不锈钢的密度大，比起手机常用的铝合金，有着近3倍的密度差异，因此小米6的重量略大，168克的重量对于一款5.15英寸屏幕的手机来说已经很重了，使用小米6时会感到明显的压手。
在侧面的设计上，小米6倒是有了不同之处。首先是小米6取消了3.5mm耳机接口，提供了一个USB Type-C的转接头作为替代品，当然一边听音乐一边充电的不要想了，除非去使用蓝牙耳机。当然该接口的取消，也让小米在顶部和底部的设计上要更为随意，顶部我们看到曾经被取消的红外发射口又回来了，也就是说小米6可以再次充当遥控器了。
底部设计上，由于不用考虑耳机接口，小米6的底部设计极为对称，USB Type-C接口、扬声器开口、天线隔离带形成了完美的对称设计。不过需要注意的是，小米6并没有提供双扬声器，左侧的扬声器开口仅仅是装饰品，它并没有立体声的效果。
小米6最具特色的设计部分，当属背部的四曲面玻璃设计了，它将以往背部的双曲面设计，延伸到了顶部和底部，因此整个背部边缘均为弧形曲面设计，在四个角上，更是具备球形弧面设计，持机是对于手掌的贴合相当圆滑，手掌完全不会感觉到咯手。其实这个四曲面设计，之前的vivo Xplay6已经使用过了，只不过是用在了正面屏幕上，而小米6则是将它放在了背面。
背面在四曲面玻璃的映衬之下，其实已经非常美观了，因此小米6在背部没有过多的进行装饰，毕竟这样就已经很好看了。上方的摄像头区域，则进行了不凸起的设计，与机身持平其实就是消费者的最高追求了。
小米在工艺上的探索和成熟，其实就是小米6在设计上的体现，这款运用了小米全部技术积累的小米6，确实已经是小米最高水平的设计能力了。
