小米12采用新壹代驍龍8處理器，搭載LPDDR5滿血版+UFS 3.1，采用4nm工藝，CPU核心主頻高達3.0GHz，內置4600mAh大。采用小米澎湃P1充電芯片，支持120W小米澎湃二次充電+50W無線二次充電+65438。
小米12的屏幕為AMOLED屏幕，采用6.28英寸屏幕，支持12位色深顯示，在前後雙感光元件的加持下，實現了16000級的亮度級別。小米12和12X手機采用華星光電定制的有機發光二極管柔性屏，支持12bit彩色數字，分辨率2400 x 1080，刷新率120Hz，觸摸采樣率480Hz，峰值亮度1100nit。這塊屏幕獲得了DisplayMate A+認證，突破15記錄，支持16000自動亮度、杜比視界和HDR10+，表面覆蓋康寧大猩猩玻璃。是壹款顯示效果極佳的屏幕。