Về thiết kế, Xiaomi tiếp tục dành cho Mi Note 3 thiết kế cong viền đều cùng viền kim loại làm tăng trải nghiệm của người dùng và giúp bảo vệ máy. Xiaomi Mi Note 3 được xem là phiên bản nâng cấp của Xiaomi Mi6. Màn hình của máy là full HD kích thước 5.5 inch.
Về cấu hình, Xiaomi Mi Note 3 trang bị bộ vi xử lý Qualcomm Snapdragon 660 có 8 nhân gồm 4 nhân 2.2 Ghz và 4 nhân 1.8 Ghz cho hiệu suất tối ưu và RAM 6 GB, ROM 64 GB. Ngoài ra, Xiaomi Mi Note 3 còn được trang bị công nghệ mở khoá bằng nhận diện khuôn mặt và một cảm biến nhận dạng vân tay được ở phím Home vật lý.
Xiaomi Mi Note 3 có pin dung lượng cao, 3500 mAh, có trang bị công nghệ sạc nhanh Quick Charge 3.0. Về hệ thống camera của Mi Note 3 thì nó có hệ thống camera kép zoom quang học (room 2x) với độ phân giải là 12 MP có chống rung 4 trục. Việc này đã giúp người dùng Xiaomi Mi Note 3 cho ra những bức ảnh với chất lượng miễn chê. Camera selfie thì có cảm biến 16 MP, có hỗ trợ làm đẹp Adaptable AI beautify. Máy cũng hỗ trợ người dùng chụp khi điều kiện ánh sáng không đủ.
Dường như nhà sản xuất lần này đã dồn hết tâm sức cho camera của Xiaomi Mi Note 3. Vì vậy, Note 3 đã giải quyết vấn đề mà người dùng thường gặp khi chụp selfie. Cụ thể, màu sắc trở nên chân thực, khả năng lấy nét cũng tốt hơn.
Note 3 sẽ có giá khác nhau cho từng phiên bản. Có giá 8.7 triệu đồng là phiên bản 6 GB RAM+ ROM 64 GB, phiên bản ROM 128 GB có giá 10,1 triệu đồng. Phiên bản 6 GB RAM và bộ nhớ trong 128 GB là 10,4 triệu đồng.