小米 9 機身採用全曲面設計，機身採奈米全息紋理工藝，通過結合光學增亮與奈米全息的雙層鍍膜，呈現金屬與彩虹結合，在不同角度看，因為光線折射，可看到不同色彩變化。
正面配備 6.39 吋、19.5:9 的 AMOLED 水滴全面屏，螢幕占比達 90.7%，支援第二代陽光螢幕、256 階護眼技術，同時搭載全新第五代螢幕指紋解鎖模組，解鎖速度較上一代提升 25%。
搭載高通 Snapdragon 855 處理器，卡頓降低 35%
小米 9 搭載高通最新旗艦級 Qualcomm Snapdragon 855 行動平台，採用最新 7nm 制程，安兔兔跑分可達 38 萬分以上，此外，全新 Kryo 485 架構三叢集 CPU 最高頻率可達 2.84GHz，單核性能相比上代運算速度最高提升 45%，新一代 Adreno 640 GPU 性能相比上代遊戲速度提升 20%。採有第四代 AI 引擎新增獨立硬體 AI 加速器，AI 性能是上一代三倍。
搭載 LPDDR4x 2133MHz 記憶體的小米 9，以兩項 Turbo 技術提供雙重大提速，針對日常使用常見問題進行優化處理，其中透過優化資料碎片重整機制，影響系統及應用啟動速度的隨機讀寫速度增幅最明顯；此外，手機長期使用後的慢速現象也將獲得改善，在模擬 18 個月使用後，小米 9 卡頓現象降低 35%，有效延長手機使用壽命。
搭載 4,800 萬超廣角微距 AI 三攝
小米 9 搭載 SONY 4800 萬超廣角微距 AI 三攝，主鏡頭採用 4,800 萬畫素 SONY IMX586 旗艦感測器，1/2 吋超大感光元件，用戶可選擇拍攝 4,800 萬高解像度相片，或在低光度環境通過四合一 1.6 μm 大畫素拍攝出更清晰更明亮的作品。
對焦則採用相位及雷射混合方案，輔助人臉辨識，讓小米 9 在拍攝人像時對焦更快更精準，並以紅外線感測器檢測紅外線強度，優化畫面白平衡，讓光線還原更真實。另外，小米 9 增添 1,600 萬超廣角鏡頭，在拍攝建築和多人合影時系統會 AI 提醒切換超廣角鏡頭，超大視野一覽無餘，並透過 AI 畸變矯正技術，解決普通廣角邊緣變形之痛點。同時此 1,600 萬超廣角畫素相機亦支持 4cm 超近微距拍攝。
▲小米 9 在網站 DxOMark 的相機評測中取得了 112 分的好成績，影片拍攝項目則拿下 99 分。
小米 9 還增加兩項新功能：AI 相機內置的「月亮模式」，可拍攝出清晰的月亮紋理；「運動跟拍」則利用 AI 技術模擬雲台效果，可即時跟蹤運動物體，讓影像拍攝更加穩定。
全球首款 20W 無線快速充電
小米 9 內建 3300mAh 電池，首發 Charge Turbo 極速充電，同時支援 27W 有線充電及全球首款功率最高的 20W 無線充電。其中，27W 有線充電能夠在 60 分鐘充滿 100% 電量，小米 9 充電技術亦通過德國權威機構萊茵 TÜV 的安全快充 2.0 認證。
同時，小米也推出小米無線充電器（20W 快充版），售價新台幣 $695 元，於 4 月 2 日起在小米商城 mi.com、小米實體門市與 PChome24h 購物小米旗艦店開賣。
小米 9 售價新台幣 $13,999 元（6GB+128GB），提供全息幻彩藍、全息幻彩紫與鋼琴黑共三種顏色，全息幻彩藍於 4 月 2 日起在小米商城 mi.com、小米實體門市與 PChome24h 購物小米旗艦店上市，於 4 月 15 日起中華電信、遠傳電信、台灣之星與亞太電信開賣；全息幻彩紫與鋼琴黑將稍後開賣。
