小米稍早在北京宣布第二世代的小米 MIX 2 ，不同于当初第一代发表时是被当成发表会结束前的惊喜，此次则是直接将小米 MIX 2 当成发表会的重点，而这次所搭载的第二代全面屏变成 18:9 ，同时再进一步将下方非屏幕部分缩减。
小米 MIX2 提供两种机身材质，台湾预计在 10 月中下旬开卖，标准 4D 曲面玻璃版提供 64GB ( 3,299 人民币)、 128GB ( 3,599 人民币)以及 256GB ( 3,999 人民币)，还有提供黑、白双色的陶瓷版本， 8GB + 128GB 配置，为 4,699 人民币。至于今天额外发表的小米 Note 3 确认台湾不会上市。
小米将小米 MIX 视为市售的概念机，大量使用较少被用于商用产品的前瞻技术，而小米 MIX 2 则以旗舰机的定位设计，故整体的设计与结构都更为成熟，也强调改善先前被诟病的状况，包括通话、握持感等，但同时技术更为成熟。
不同于小米 MIX 使用压电陶瓷扬声器，此次小米 MIX 2 使用小型化听筒，但趋近感测器仍旧使用超音波，而前相机模组与天线净空区再度缩小，并以 TOF 技术作为屏幕背光驱动，还搭配柔性电路板将驱动 IC 堆叠，将正面尽可能留给面板。由于此次的屏幕比例调整为 18:9 ，故即便使用 5.9 吋屏幕，也如同 5.5 吋的 16:9 手机的宽度。
核心方面，小米 MIX 2 搭载 Snapdragon 835 应用处理器， 4D 玻璃标准机身搭配 6GB RAM ，提供 64GB 、 128GB 与 256GB 三种储存版本，并且搭载 4x4 MIMO 技术，同时还可涵盖 6 模 43 频段(同时也会支援台湾的 700MHz )，台湾版本届时是 2CA (但原生是 3CA )，此外考虑商务人士与媒体在录音需求，还使用录音笔等级双 ADC 芯片作为收音。至于相机则使用四轴光学防手振。
此次机身机构也再突破，依旧由 Philippe Starck 操刀外观设计，除了标准的玻璃版本，还提供名为 Unibody 全陶瓷的特殊版本，搭载 8GB RAM 与 128GB 储存，最大的突破是使用全陶瓷化的机身，整个机身都是采用陶瓷材质制成，提供黑与白两种陶瓷机身。
除了小米 MIX 2 外，小米也追加可说是小米 6 手机加大版的小米 Note 3 ，假想敌为同为 5.5 吋的 Oppo R11 ，屏幕从 5.15 吋加大到 5.5 吋，也具备平整 12MP 双摄相机，而机身材质中框由不锈钢转为强度与重量更为平衡的 7 系铝，主要是考虑到供应商加工供货，机背则仍是搭配 4D 曲面玻璃；处理器则使用 Snapdragon 660 ，搭配 6GB RAM ，储存提供 64GB 以及 128GB ，亮蓝仅提供 128GB ，而亮黑则两种储存版本都有。
