Вместе с буквой S в своём названии пятое поколение флагманского смартфона получило новый лик — материалом корпуса смартфона стал анодированный алюминий вместо сочетания металла и стекла. При этом эффектно закруглённая задняя грань досталась Xiaomi Mi-5s 64GB от предыдущего поколения. Спереди скруглённый эффект создаёт 2.5D-стекло, под которым находится 5.15-дюймовый FullHD-экран с высоким запасом максимальной яркости (600 нит). В плавном отображении картинки и всего интерфейса ОС Android 6.0 в целом задействовано топовое «железо»: мощный чип Qualcomm Snapdragon 820, 3 ГБ RAM и графика Adreno 530. «Не завезли» смартфону только поддержку карт памяти, что компенсируется большой ёмкостью встроенного накопителя данных на 64 ГБ и его высокой скоростью работы. Важная ставка сделана на фотовозможности устройства — основная камера с разрешением 12 МП и крупным размером пикселей вдобавок может похвастаться быстрым автофокусом и 4-осевой системой стабилизации изображения.