小米MIX 2拥有着全面屏的设计，也是小米目前定位最高端的手机，因此在硬件的堆彻上，小米方面完全不含糊，为小米MIX 2弄了最强大的硬件规格。不过鉴于在2017年的安卓机型硬件规格的停滞，小米MIX 2的硬件规格其实就是小米6那套，毕竟现在拿不出更优秀的硬件。
处理器使用的是高通骁龙835处理器，该处理器采用三星10nm工艺制造，先进的工艺水平使得其性能、功耗等方面均有着大幅度的提升。高通骁龙835采用了Kryo 280架构，主频最高可达2.45GHz，性能比骁龙820/821提升了27%，能耗降低了40%。配备Adreno 540 GPU，3D渲染速度比820快了25%。可以提供1天以上的通话时间、5天以上的音乐播放、7小时以上的4K视频，配合QC4.0充电技术，充电5分钟，使用5小时。
拍照方面通过Hexagon 690 DSP、Spectra 180 ISP和Adreno 540 GPU的配合，具有更为优秀的拍照效果和更快的对焦速度。软件算法方面，高通推出了电子防抖3.0、高级4K视频防抖、滚动快门校正、双镜优化等。
高通的处理器方案在网络连接上有着相当的优势，骁龙835的X16 LTE基带可以提供1Gbps的下载速度，支持802.11ad Wi-Fi，基带模块封装面积缩小了45%，能效提升60%。在4G LTE连接上提供4x4 MIMO的支持，具有信号稳定不掉线、连接速度快等优势。Wi-Fi连接上，小米MIX 2支持2x2 MU-MIMO，室内连接稳定不掉线，并且网络速度有着成倍的理论提升。
小米方面为小米MIX 2提供了6模43频段的支持，在全球范围内支持226个国家地区的网络，一机在手即可全球联通。同时支持双卡，对国内移动、联通、电信的网络制式提供全方位支持；不分主副卡盲插，一张SIM卡运行在4G环境时，另一张SIM卡可以进行3G通话，只有两张电信卡不能同时使用。
在存储方面，小米MIX全线配备6GB RAM高速内存，内部存储空间则有64GB/128GB/256GB三个不同版本，使用的是高速的UFS 2.1闪存，在内存持续涨价之时，小米MIX 2这种手机也不会去妥协硬件规格，只是供货会受到影响。
从几项跑分测试的成绩来看，小米MIX 2有着顶级的性能表现，安兔兔评测得分接近18万分，GeekBench单核得分接近2000分，多核得分超过分6300分。成绩上来看都是顶级表现，不过与年初的小米6没有差距，毕竟是一样的硬件规格。
游戏表现上，小米MIX 2在主流游戏的运行上相当完美，《王者荣耀》全程保持满帧运行，即使是团战中也极为流畅，没有丝毫卡顿感。其游戏体验非常优秀，全面屏的设计让它有着更广阔的视野。
