小米9螢幕重新整理率為60Hz。小米9採用圓潤的曲面機身，採用全曲面設計，顏色有深空灰、全息幻彩紫、全息幻彩藍；後殼採用奈米級鐳射全息工藝加雙層鍍膜；邊框厚度3.5毫米，最厚處7.61毫米，手機重173克。
小米9在DxOMark評測中得分110分，其中照片類別得分115分；小米9支援螢幕指紋，解鎖面積為25毫米×50.2毫米；小米9搭載高通驍龍855移動處理平臺，安兔兔跑分超過36萬。
小米9後殼採用奈米級鐳射全息工藝加雙層鍍膜，手機背部區域內雕琢了1.7億條奈米光柵，配合光學增亮鍍膜，小米9背部應用了膜片加工技術奈米全息紋+雙層奈米鍍，在113平方釐米的機身上，內含9930個陣列點。不同光線下會呈現彩虹色以及閃耀金屬光澤。
