硬體規格並不特別突出，小米手機 4 把重點放在技術與工藝
小米科技在北京發表新一代的旗艦機種小米手機 4 ，原本預估與手機一同發表的新一代使用者介面 MIUI V6 卻反常的選在八月十六日另外舉辦獨立記者會；這次一開始就把核心規格點破，但僅文字敘述仍是最快的手機，卻反常的未公布跑分成績。外觀方面雖然可能有網友會說類似 iPhone ，不過塑料背蓋設計筆者卻聯想到甫在台灣發表的 Microsoft Lumia 930 。
售價方面 16GB 為 1999 人民幣、 64GB 版本則為 2499 人民幣。先在 7 月 29 推出中國聯通的版本， 8 月會推出中國電信版本， 9 月份推出支援中國移動的 4G 版本；從 FDD-LTE 版本推出的時間點預估在今年底前，可預估台灣最快也要到今年末才會上市。
採用 5 吋夏普或是 JDI 的 Full HD IPS 顯示器，為 NTSC 84% 廣色域，具備自動手套模式判斷機能；核心是搭配今年初於 MWC 宣布的2.5GHz Snapdragon 801 四核心應用處理器，具備 3GB lpDDR3 RAM，內建儲存空間與小米平板一樣提供 16GB 或是 64GB eMMC 5.0 ，相機為主 13MP 的 Sony IM214 模組，可拍攝 4K 影片，前相機為 8MP 元件搭配 80 度廣角，算是這半年高階機種的主力規格。
此次小米手機 4 也確定提供 4G LTE 的支援，一如預期的是先以中國主要營運的 TDD-LTE 為初期支援，預估年底前才會提供台灣可用的 FDD-LTE 版本。
電池容量為 3,080mAh ，其實也不算特別高，小米強調在系統最佳化下提供一天半續航力，不過小米手機 4 卻提供支援蘋果 5V 2A 規格充電器以及高通 9V 1.2A 高速充電規格，此次小米手機 4 的變壓器也將提供此規格，強調可在 1 小時內將電量充至 60% 、 2.5 小時可充飽。
先前所暗示的"一塊鋼板的藝術之旅"確實指的是採用不鏽鋼材質，並且強調機身的造型是嘗試過近 30 種的打樣後決定，不過小米手機 4 並未將不鏽鋼用於整個機身，而是採用不鏽鋼作為邊框材質，選用的是奧氏體 304 不鏽鋼這種強調防鏽，並且採用複雜的工藝流程，以 40 道製程、 193 道工序完成，將原本 309 克的鋼板加工成 19 克的邊框，並使用類似 HTC One 的方式在間隙注入塑料嵌入天線，並由富士康與 HiP 赫比兩家工廠負責生產。
至於背蓋則採用使用膜內漾印工藝，採用 9 層材質堆疊構成，稱為科技時尚光柵紋後蓋，標榜由 0.06mm 的線條構成內部紋路；另一點就是這個後蓋是可替換的，發表現場也展示木紋後蓋；機身的塗層也採用防止文塗層處理。另外為了控制重量，中框(邊框內的主骨架)則採用鋁鎂合金，小米手機 4 的寬度為 67.5mm 、重量為 149 克。
而這次比較特別的是小米科技在中國也提供 99 人民幣的意外保障加值服務，提供包括螢幕碎裂、意外進水的服務。不過
