处理器方面，小米手机1S配备的都是双核高通MSM8260处理器，小米M1/小米2A采用的都是来自高通的双核处理器，但小米2A的双核处理器相比前两者来说性能提升极大，不仅处理器架构升级为Krait 300，而且GPU也升级到了Adreno 320，是目前最强的双核手机处理器之一，而小米M1/1S配备的MSM8260在当时来说性能尚可，但到如今这个四核满地走的年代里自然不算什么了。
小米2/2S/小米3这三款机型采用的都是四核处理器，其中小米3又分为Tegra 4和骁龙800两个版本，按照性能来说，小米2采用的APQ8064性能最弱，2S采用的APQ8064T性能相对APQ8064提升了大约20%，而Tegra 4/骁龙800相对APQ8064T的提升大约在50%以上。
屏幕方面，小米手机的屏幕分辨率也从小米M1系列的的854×480逐步提升，到了小米2时代升级为1280×720级别，而到了小米3时代则正是跻身1080p级别，像素密度以及显示效果都在提升当中，这一点我们下文中会有对比。
内存方面，小米M1/1S在当时由于硬件的限制，均配备了1GB内存，而小米2A则由于定位较低的原因也配备了1GB内存，而小米2/2S以及小米3这三款主打高端的机型则均配备了2GB内存。也许有人希望小米3能够配备3GB内存，但这在现阶段是不现实的，因为目前只有三星掌握了单颗容量3GB手机内存的制造技术，短时间只会将它用在自家的旗舰产品上。
至于电池，前几代小米手机的电池容量都在2000mAh左右徘徊，而小米3则一举提升到了3500mAh，算是一次比较大的跨越了，这与屏幕与处理器的耗电量增加也有一定的关系。
