全面屏， 採用後置雙攝方案， 提供五種顏色可選。 售價1599元起。 小米6X主打超薄設計， 機身厚度7.3毫米， 重量166克。 全金屬機身採用了“隱形”天線和底部全對稱設計。 機身正面是一塊5.99英寸的全高清18：9全面屏， 同時提供五種配色， 包括：赤焰紅、流沙金、冰川藍、曜石黑以及櫻花粉。
由於主打拍照， 小米6X採用後置雙攝方案， 主攝索尼IMX486感測器， 1200W圖元， F1.75光圈。 副攝是索尼IMX376感測器， 2000W圖元， F1.75光圈。 夜拍人像時感光圖元能進行合成， 最高實現2μm的超大圖元， 感光能力提升4倍。
前置鏡頭2000W圖元， 暗光拍攝下同樣利用圖元合成實現更好的進光量， 另外也能依靠前置柔光燈與HDR補充樣張的整體亮度。
功能方面， 小米6X通過AI學習識別人物自拍與背景， 保准更精准的虛化摳圖效果， 新增加了AI護妝美顏。 小米的後期演算法是將人物和背景分開美化操作的， 一共支援12個自拍場景的美顏識別。
核心配置上， 小米6X搭載驍龍660處理器， 加入了高通AIE人工智慧引擎， 也專門為王者榮耀遊戲進行了優化， 運行遊戲時會自動開啟多核多執行緒以及高幀率模式， 提供4GB、6GB運存與64GB、128GB存儲空間可選， 支援全網通雙卡雙待， 內置3010mAh電池， 系統運行的是基於Android 8.1的MIUI 9。
售價方面， 4GB+64GB版小米6X售價1599元， 6GB+64GB售價1799元， 6GB+128GB版小米6X售價1999元， 4月27日10點開賣。