cpu：相對於小米2S單一平臺，小米採用了兩個平臺的CPU，即高通和英特爾。移動版將使用 Tegra4平臺，而聯通版和電信版將仍舊使用高通平臺。至於效能，tegra4據說具有一個單獨的省電核心，使用起來將會更將的省電，續航時間會更長；高通則使用最新研發的8974AB，相比上一代的效能提高25%左右。
續航：小米3將使用一塊3050毫安的電池，相比小米2S的2000毫安電池，提高了50%。相信會帶來更長的續航時間。而更大的電池，就帶來一個充電時間變長的問題，所以小米公司這次為小米增大了充電器的輸出電流至2A，大幅縮短充電時間。
螢幕：小米3相對於小米2S外觀上來說最大的改變，莫過於一塊5寸全貼合的IPS螢幕。具有1920*1080全高畫質解析度，顯示精度比小米2S提高285,更細膩、更自然。而且使用超靈敏觸控式螢幕，溼手或戴手套也能操作。
攝像頭：小米公司這次沒有在區分攝像頭的畫素不同，無論是16G版本還是64G版本，都搭載索尼1300萬畫素相機。
其他：相比小米2S，小米3配備了NFC，但是放棄了杜比，該使用了自家的米音2.0，還有類似無極震動和雙頻WIFI等配置。
手機螢幕的對比 小米3：此次採用夏普/LG 5吋超靈敏觸控視網膜屏，標準 16:9 全高畫質解析度顯示。螢幕達到5寸，顯示精度高達441PPI，1920 x 1080全高畫質解析度。小米2S：4.3英寸IPS超高PPI視網膜屏，解析度高達1280x720，顯示精度達到342PPI。小米3和小米2S的螢幕對比上，小米3的螢幕尺寸更大，顯示精度更高，解析度更高。另外值得注意的是此次小米3使用超靈敏觸控式螢幕，溼手或戴手套也能操作，這不失為一大亮點。
相機 小米3：此次攝像頭配置為索尼1300萬畫素相機，飛利浦雙LED閃光燈。小米2S：16GB旗艦版配備全新800萬畫素相機，32GB至尊版更採用索尼Exmor RS系列感光元件。在相面的對比上，小米3使用的是索尼1300萬畫素相機，飛利浦雙LED閃光燈，相比2S在拍照和顏色還原上也有很大提升。
手機電池容量 小米3：此次小米3的電池採用 3050mAh 鋰離子聚合物大電池，小米2S：標配2000毫安大容量鋰聚合物電池。此次小米3在整體結構上優化了設計，使得有更大的空間來配備電池容量。官方宣稱電量較小米手機2S提升30%，配合新的 CPU 省電設計和系統最佳化，讓手機的續航時間更持久。
手機的厚度 小米3：厚度為 8.1 毫米超薄機身；小米2S：厚度為 10.22毫米此次小米3在厚度方面是下足了功夫，相比上一代小米2S更薄。
小米3與小米4都有不可拆卸的鋰電池，但二者的電池容量不同。小米3的電池為3050毫安，小米4的電池為3080毫安。
小米手機3是北京小米科技有限公司旗下的一款產品，採用了全球首發的高通驍龍800頂級四核處理器。2013年9月5日下午2點，小米公司在北京國家會議中心舉行新品釋出會，正式釋出其產品小米手機3。
小米手機4是小米公司於2014年7月22日下午2點，在北京釋出的第四代小米手機。小米手機4移動4G版在2014年9月9日中午12點在小米官網正式開賣，售價依然是1999元。