Mi MIX 2S jest wyposażony w procesor Qualcomm Snapdragon 845, stworzony przy użyciu procesu technologicznego klasy 10nm. Nowe rdzenie Kryo 385 o taktowaniu do 2.8GHz działają o 30% wydajniej niż te poprzedniej generacji, dzięki temu każda, nawet najbardziej wymagająca aplikacja, będzie płynnie działać. Qualcomm Snapdragon 845 ma również nowy procesor graficzny Adreno 630, który wyróżnia się zwiększoną o 30% wydajnością, pobierając przy tym nawet do 30% mniej energii. Qualcomm Snapdragon 845 oparty jest na technologii inteligentnego przetwarzania danych, która zapewnia nawet trzy razy lepszą wydajność tej funkcji w porównaniu z urządzeniami poprzedniej generacji. Dzięki 6 GB pamięci DRAM oraz pojemności 128 GB, Mi MIX 2S może płynnie pracować podczas obsługi nawet najbardziej wymagających gier czy aplikacji.

Mi MIX 2S jest wyposażony w funkcję indukcyjnego ładowania 7.5W, a także baterię o pojemności 3400 mAh, opcję szybkiego ładowania, złączę USB-C oraz system face-unlocking zapewniający większe bezpieczeństwo.

Bezpieczeństwo oraz sprawność zapewnia system Android Oreo wzbogacony nakładką MIUI 9.