小米9屏幕刷新率为60Hz。小米9采用圆润的曲面机身，采用全曲面设计，颜色有深空灰、全息幻彩紫、全息幻彩蓝；后壳采用纳米级激光全息工艺加双层镀膜；边框厚度3.5毫米，最厚处7.61毫米，手机重173克。
小米9在DxOMark评测中得分110分，其中照片类别得分115分；小米9支持屏幕指纹，解锁面积为25毫米×50.2毫米；小米9搭载高通骁龙855移动处理平台，安兔兔跑分超过36万。
小米9后壳采用纳米级激光全息工艺加双层镀膜，手机背部区域内雕琢了1.7亿条纳米光栅，配合光学增亮镀膜，小米9背部应用了膜片加工技术—纳米全息纹 双层纳米镀，在113平方厘米的机身上，内含9930个阵列点。不同光线下会呈现彩虹色以及闪耀金属光泽。
