在小米和紅米兩個品牌分開以后，小米主要產品定位為中高端，但是主打性價比這個核心依舊沒有變。小米9屬于小米數字系列的常規升級，最低配定價2999元。從配置表上可以得知，大部分成本都花在了較為核心的硬件上，比方說驍龍855、IMX586。
 
現在的硬件成本已經沒有太多下探空間了，如果小米要往高端走，價格和性能就很難協調，畢竟一分錢一分貨。在發布會后，雷軍也表示，小米9很可能是小米最后一款3000元以下的旗艦機了。
 
在發布會上，雷軍花了較長的篇幅在外觀設計講解上，尤其是手機背部的全曲面和全息幻彩工藝。不得不說，繼小米6以后，小米9的外觀設計又回到了應有的水平。全曲面并不是新奇的技術，但在小米9上，它對觀感和觸感的提升確實有明顯作用。小米9的機身厚度只有7.61毫米，加上全曲面后蓋，視覺上可以進一步降低厚度，觀感上也就5mm左右，這也導致了鏡頭模組突出機身背面很多，放在桌面上會翹起來，要用很厚的手機殼才能抹平這個落差。
 
背部的全息幻彩聽起來很高大上，但實際上就是納米全息紋和納米雙層鍍膜技術，主要的技術難點在于如何調出設計師想要的顏色，這在打樣階段會耗費很多時間成本。首發機型有一款全息幻彩藍和全息幻彩紫，但是這個紫色實際上是粉色，另外還有一款深空灰（灰黑色），未來還會推出透明版，背部元件裝飾板是用0.3mm鋁片雕刻出來的，不能簡單理解為“貼紙”。
 
小米9背部采用第六代康寧大猩猩玻璃，取消了后置指紋，從豎排雙攝升級為豎排三攝，最上方的攝像頭周邊有一圈幻彩裝飾片，驚艷算不上，但是肯定比小米8好看多了。上手以后，小米9很貼服掌心，但是背面比較滑，跌落風險較大，還是建議使用手機殼。
 
正面采用一塊2340×1080的三星AMOLED水滴屏，以這個價格來說屬于正常操作。對比小米8的大劉海，小米9的水滴屏占用更少面積，屏占比也因此得到提高，官方宣布的屏占比達到90.7%。屏幕最大亮度620尼特，色彩表現屬于三星A屏的正常水平，色準沒有出現明顯翻車現象，和米8差不多。至于防藍光認證，主要功勞是三星的A屏，因為屏幕拿了德國萊茵防藍光認證，所以用這塊屏的手機都算是有防藍光認證，OLED屏的PWM低頻調光問題依舊存在。
 
小米9從背部指紋解鎖改為屏下指紋解鎖，采用第五代屏下指紋解鎖方案，也就是屏下放置一個短焦攝像頭，檢測指紋解鎖。解鎖速度已經很接近實體指紋解鎖，但是該有的缺點依舊存在，比如說濕手不能解鎖，解鎖面積也不夠大，但是成本和時間都有限，沒有3D結構光，半屏指紋解鎖也要等其他廠商的產品。
 
處理器方面，小米是第一款“有現貨”的驍龍855手機，在安卓陣營當中，驍龍855憑借Adreno640的優異性能，穩壓麒麟980的Mali-G76MP10。在王者榮耀高幀率高清模式之下，855的幀率一直能穩定在58幀以上，在Benchmark測試中，855和麒麟980之間的差距相當大。
 
至于和三星Exynos 9820的Mali-G76MP12相比，驍龍855在Benchmark大部分項目都能打個55開，在部分項目比如GFX3.1曼哈頓、Aztek Vulkan，855都拉開了較大差距。至于CPU性能，9820的Mongoose M4在單核跑分確實壓了855一頭，但是在PCMark Work 2.0的大多數項目上，855都比9820更有優勢。
 
拍照方面，小米9采用了后置三攝的方案，從上到下分別是IMX481，廣角+微距，1600萬像素；IMX586，主攝，4800萬像素，支持4合1輸出；三星S5K3M5，長焦，1200萬像素。小米9在DxO上分數排名第三，分數比它高的機型分別是華為Mate 20 Pro、華為P20 Pro和三星S10 Plus。
 
在IMX586加持之下，小米9表現出了應有的水準，尤其是在日間成像當中，白平衡大致準確，噪點控制很好，自動對焦快速準確，主要缺點是高反差場景當中會缺失暗部細節，DxO給出高分也可以理解。然而，DxO并沒有夜景測試環節，這也是小米9相對來說較為明顯的弱項。對比同樣使用IMX586的榮耀V20，小米9即便在開啟超級夜景以后，也會在夜間高反差場景出現高光壓制一般，暗部細節保留不夠的問題，在低亮度再加上高反差的場景，甚至會出現大量噪點，略顯翻車。
 
IMX586雖然支持4800萬像素，但是需要小米9在專業模式里才能使用真4800萬像素，成像速度偏慢，而且放大后總會出現一小部分色偏的情況，至于自動模式里的那個4800萬，主要是通過1200萬像素插值而成，解析力確實有所提升，但畢竟是插值，細看還是會露餡。
 
系統方面，小米9搭載基于Android Pie的MIUI 10，而本來就十分好用的“全面屏手勢”，小米也進行了改良，在屏幕左右兩端向內滑動為“返回”的基礎上，如果不松開手指滑到屏幕中間，就會觸發在兩個應用間切換的操作，使得“全面屏手勢”更加好用。雖然MIUI的本地化、功能性和人性化程度是不少廠商難以企及的，但其系統內置的廣告也為不少用戶所詬病，如果要最大化去除廣告只能購買小米會員。
 
充電續航方面，小米9有亮點，也有不足，不足之處在于電池容量只有3300mAh，在旗艦機當中屬于相當小的，但是在續航表現中又沒表現出明顯缺點，說明電池管理方案還是比較科學的。亮點就是小米支持27W快充和20W無線充電，對于3300mAh電池來說，這個功率已經非常足夠，從5%到100%，有線充電只需要70分鐘，使用無線充電則需要90分鐘。不過，小米這個27W快充和20W無線充電只有小米9可以達到最大功率。