小米三的配置主要是骁龙800处理器，2.0GHz四核，3GB内存+16GB存储，5.5英寸1080p屏幕，800万像素摄像头，3200mAh电池配5V/1A快充。这个配置在2014年属于高端水平，适合当时主流应用和游戏需求。

因为骁龙800是当时最先进的移动处理器，比同期联发科mt6592高40%以上，安兔兔得分达到26000分，能流畅运行《王者荣耀》和《地铁跑酷》。内存组合采用LPDDR3+UFS2.0，比全eMMC存储更快，安装50个应用后启动速度比普通手机快1.2秒。屏幕分辨率1920×1080，对比度500:1，在强光下可视性比1080p屏幕高15%。摄像头使用索尼IMX135传感器，支持f/1.8大光圈，夜拍噪点比800万像素机型少30%。电池续航实测7小时2分钟，比同容量电池手机多出1小时，快充在30分钟充至50%。这些配置在发布时被评测称为“千元档天花板”，但后续被小米4的2K屏和更高配置超越。模拟效果：处理器是骁龙800四核2.0GHz，内存3G加16G存储，屏幕5点5英寸1080p分辨率，摄像头800万，电池3200毫安，快充5v1a。