小米16延续了小米15的设计语言但细节更加精致，机身采用大R角直屏和LIPO四等边技术，黑边宽度仅为1.2毫米。相机模组位于左上角，保留了方形矩阵设计。此外，新机还将推出紫色和粉色配色。
屏幕方面，小米16将配备一块6.36英寸1.5K直屏，支持1-120Hz LTPO自适应刷新率。屏幕采用华星光电M10发光材料，指纹识别为3D超声波方案。
性能方面，小米16将全球首发高通骁龙8 Elite Gen5处理器，该芯片基于台积电3纳米工艺打造，采用的是第二代Oryon CPU架构和Adreno 840 GPU。 此外，新机还支持IP69防水防尘和双频GPS三频北斗导航。
续航方面，小米16将内置一块7000mAh超大硅碳负极电池，支持100W有线快充和50W无线充电。结合骁龙8 Elite Gen5处理器的能耗优势，新机在重度电竞和日常待机场景，应该都会有不错的续航表现。
影像方面，小米16采用了三颗5000万像素镜头组合。主摄为豪威OV50Q传感器，拥有1/1.3英寸超大底；直立式3.2倍长焦为三星JN5传感器，支持长焦微距功能；超广角同样采用了一颗三星JN5传感器。前置5000万像素镜头，支持AF对焦。
