小米手机3是迄今为止最快的小米手机，采用5英寸1080p显示屏，3050mAh锂离子聚合物大电池，索尼1300万像素相机，飞利浦双LED闪光灯，NFC及双频WIFI，8.1毫米超薄机身。处理器方面中国移动版采用的CPU为NVIDIATegra4，移动用户不换卡就能享受3G服务。
