内建配备中阶，採用 Qualcomm Snapdragon 615 双四核心处理器、 2GB RAM 及 16 GB ROM ，其 64 bit 及 big.LITTLE 架构令多工作业顺畅，唯不支援外置入记忆卡作储存扩充较可惜。同时，支援 802.11 ac 新一代 WiFi 制式强化效率，预载建基于 Android 5.0 系统改造的 MIUI V6 用家介面，外壳提供多款色泽，包括黑、白、黄及粉红等，机身厚度仅 7.8mm 及重 130g ，轻薄多彩。
另外，其支援 5 模 16 频流动数据传输制式，能连接 FDD-LTE 及 TD-LTE 等不同地区的 4G LTE 制式，方便经常外地出差的用家连接高效传输网络。同时，其採用 3120 mAh 大容量电池，支援大半天的使用时间，并提供快充电功能， 3 个小时即可将电池完全充满。
屏幕方面则配备 5 吋屏幕，支援 1920 x 1080 解像度及 441 ppi ，加上全贴合 Gorilla 强化玻璃覆盖，并利用硬体技术于强光下自动调整每个像素的对比度，令屏幕更清晰细緻。此外，前置採用 500 万镜头，自拍相片效果质更高，而后置主镜头则採用 1,300 万素镜头，配合双色温补光灯，相片效果自然。
据 XiaoMi 表示，小米 4i 智能手机建议零售价为 HK$1,599 ， 5 月 12 日正式受预订。
