毫不掩飾地說，小米8就是安卓手機里的iPhone X，寬大的“劉海”、把閃光燈夾在中間的豎排雙攝、弧度相似的屏幕圓角……這些顯著的外部特征，很難不讓人想起iPhone X。但小米8和iPhone X還是有著些許差別，其“下巴”較寬，背面弧度與小米6四曲面玻璃+金屬中框的設計更為相似。而得益于更圓潤的背面設計，小米8也擁有較為舒適的手感。此外，小米8取消了紅外發射器和3.5mm耳機接口，不支持防水，采用Type-C數據接口。
 
在小米8上，小米首次采用了由三星提供的AMOLED屏幕。其屏幕為6.21英寸2248x1080分辨率，支持DCI-P3色域、HDR和Alwasy On Display熄屏顯示。標準模式下，小米8的屏幕色溫偏冷，色準及色域一般，最大亮度可達600nits，強太陽光下也能看清屏幕內容，整體表現比同為AMOLED面板的一加6稍強。但由于采用了AMOLED面板，就很難繞過畫面精細度不足、頻閃等問題，不過由于每個人對這些問題的接受程度不同，因此更建議消費者到線下體驗真機過后再決定是否購買。
 
小米8不出意料地搭載了高通驍龍845處理器，不過RAM容量僅有6GB可選。其日常使用的流暢度與其它845機型無異，但在實測中，小米8應對《王者榮耀》邊境突圍模式，《崩壞3》高壓力關卡，以及在低電量運行《絕地求生：刺激戰場》時，會出現因溫控而關閉2~4顆大核心的問題，由此導致畫面幀率不太穩定。而在同樣的測試環境下，Galaxy S9+、一加6、OPPO Find X和vivo NEX的表現都要比小米8好不少。
 
與小米MIX 2S相同，小米8配備了一塊3400mAh的電池，一天一充問題不大。而在充電上，小米8支持QC 4+快充，但隨機附送的為QC 3.0快充頭，半小時能充入約50%的電量，完全充滿則需要約1小時50分鐘。需要提醒的是，用戶可不必為小米8專門購置一個QC 4+快充頭，實測中，其使用QC 4+和QC 3.0快充頭充電，兩者速度的差距可以忽略不計。
 
在相機的硬件規格上，小米8與小米MIX 2S保持一致，為雙1200萬像素的IMX363+S5K3M3組合。但得益于算法的提升，小米8在DxOMark上的綜合得分比小米MIX 2S略高，為99分。DxOMark認為其優點在于：①正確的曝光和寬廣的動態范圍；②豐富鮮艷的色彩；③正確（中性）的白平衡；④自動對焦非常快速正確；⑤噪點不多，但在最低的光照水平下除外；⑥平滑而迷人的虛化效果。不足則有：①明顯的彩色邊紋；②即使在高光下也會失去一些精細細節；③自動對焦偶爾延遲；④輕微的白平衡不正確；⑤虛化模式下，景深偶爾不正確。
 
系統方面，小米8搭載基于Android 8.1的MIUI 10，UI設計與Android P較為相似。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。
 
此外，小米8的雙頻GPS在實測中定位的精度較其它手機有很大提高，其“劉海”中加入的紅外相機組件，也使得小米8在漆黑環境中面部解鎖的成功率要高于其它手機。