配置方面，小米4采用5英寸Sharp/JDIOGS 1080p全贴合屏幕，搭载2.5GHz的骁龙801处理器，内置3GB RAM+16GB/64GB的存储组合。配备超灵敏触摸屏，可自动识别湿手和手套模式。对于自家的5英寸1080p显示屏，小米表示其NTSC色域为84%，高于iPhone 5s的72%，色彩饱和度更高。更重要的是，小米提供99元/年的碎屏、意外进水意外险。小米配备了13兆像素索尼IMX214（6P）摄像头，光圈为f/1.8。提供先拍照、后对焦、美化、全屏快门、0秒无延迟拍照等功能。可以拍摄4K视频和时间对焦时间为0.3秒，800万像素前置摄像头来自索尼IMX219（5P拍摄/1.8光圈/80度超广角）。小米强调，小米4的闪光灯非常动感、智能，即结合了闪光灯前后的两张照片，还原了环境的真实色彩。该机的前置和后置摄像头分别为800万和1300万像素，符合之前的预期。电池为3080mAh锂离子聚合物电池，小米声称借助系统的省电优化，可以提供正常使用一天半的电量。小米4还支持两种标准快充。支持5V 2A充电器，1小时充电40%，3小时充满。还支持9V 1.2A充电器，1小时可充电60%2.5 小时即可充满电。小米手机4标配9V1.2A充电器。小米表示，该设备仍然是世界上最快的手机。小米4将搭载最新的MIUI V6系统，并采用更加扁平化的设计。雷军指出，两个月内小米4的供货量将达到100万台。并且将于7月29日正式发售。联通版、电信版将于8月上市，移动4G版将于9月上市。