小米note頂配版采用高通驍龍810處理器2.1，8核64位架構，內置Cortex-A57單核性能比上壹代提升高達90%。
機身內置四個石墨翅片，在小米Note的基礎上優化了機身框架結構，使整機散熱更加均勻，並為CPU開發了導熱工藝，提高導熱效率。在這個過程中，小米已經申請了五項導熱技術專利。通過處理器強大的調節力度和散熱技術的提升，頂配版最終成為了壹款具備量產能力的驍龍810手機，同時手機也達到了更高的性能水平。安兔兔性能測試高達63424分，旗艦性能。
小米和夏普/JDI深度開發定制屏幕，背光、薄膜、玻璃、液晶等所有原材料都是知名供應商，達到更高的屏幕標準。為了讓這塊屏幕有更好的畫面效果，還配備了先進的陽光屏技術、負液晶技術和高色彩飽和度技術，讓頂配版5.7寸屏幕凝聚了先進的屏幕技術，表現更出色。
小米note頂配版搭載索尼IMX 214 13萬像素+光學防抖，高通14bit圖像處理器，采用暗光畫質增強技術。
小米專利技術將光學防抖攝像頭扁平化，采用業界知名的索尼IMX214感光元件，並加入高通14bit圖像處理器，運算能力可支持5500萬像素圖像處理。通過動態範圍調整和暗光畫質增強技術，照片噪點更少，畫質更好。
在頂配版纖薄的機身上，頂配版的電池容量依然提升了3%。同時，為了進壹步提高充電效率，在原有快充快充2.0的基礎上，配備了兩個充電芯片，構建了並聯充電技術，使得充電效率更高，充電時發熱更均勻。1小時可充電70%，節省更多充電時間。
頂配版采用定制版ESS SABRE9018C2M，性能與ES9018K2M相當，芯片尺寸更小。增加兩級穩壓電源系統，可以在信號發生劇烈變化時，提供更好的功率輸出、更強的瞬態響應和更大的聲音。加入8 PPS音頻電容，進壹步提高音質的純凈度。手機配備了如此專業的HiFi音樂系統，頂配版也讓每壹個環節都達到了巔峰，太神奇了。
小米Note頂配版覆蓋移動、聯通、電信網絡，支持LTE Cat 9網絡技術，是先進的4G網絡技術之壹。TDD最大下行速度高達330Mbps，FDD最大下行速度高達450Mbps。