小米MIX 2的外观设计依然由飞利浦·斯塔克操刀，相比一代略有些方正的造型，MIX 2多了类似三星 S8的圆润，整体造型更加自然舒适。屏幕四周的边框变得更窄，正面采用了一块5.99英寸18：9屏幕，相机模组和天线净空区仍旧放在正面底部。顶部有导管式听筒和超声波传感器，黑白双色可选。

配置方面，小米MIX 2搭载高通骁龙835，Adreno 540，运存从6GB起跳，内存有64GB、128GB和256GB可选（尊享版为8GB+128GB组合），相机方面，采用和小米6一致的1200万像素索尼IMX386，1.25μm像素，支持四轴光学防抖。支持多功能NFC和双ADC录音技术，支持9V 2A（QC 3.0）快充。