小米6X搭载高通骁龙660处理器，这颗芯片是目前中高端机型使用最多的芯片，甚至一些品牌已经连续使用了三代产品。具体到小米6X上，配合MIUI9系统，日常任务处理十分流畅，游戏方面也能有一定的保障。经安兔兔跑分测试，小米6X综合得分133717分，基本处于正常水平。另外官方称，小米6X已经成为《王者荣耀》性能优化合作伙伴，在玩这款游戏时能开启多核多线程以及高帧率模式。
小米6X采用了5.99英寸2160*1080分辨率18:9显示屏，超薄设计，号称“杨柳腰”纤薄机身，合乎掌心的背面弧线，底部中线对称设计（Type-C接口），采用全金属机身、纳米注塑天线、超浅指纹区域，后置竖排双摄，提供赤焰红、曜石黑、冰川蓝、樱花粉、流沙金五种时尚配色。
