小米稍早在北京宣布第二世代的小米 MIX 2 ，不同於當初第一代發表時是被當成發表會結束前的驚喜，此次則是直接將小米 MIX 2 當成發表會的重點，而這次所搭載的第二代全面屏變成 18:9 ，同時再進一步將下方非螢幕部分縮減。
小米 MIX2 提供兩種機身材質，台灣預計在 10 月中下旬開賣，標準 4D 曲面玻璃版提供 64GB ( 3,299 人民幣)、 128GB ( 3,599 人民幣)以及 256GB ( 3,999 人民幣)，還有提供黑、白雙色的陶瓷版本， 8GB + 128GB 配置，為 4,699 人民幣。至於今天額外發表的小米 Note 3 確認台灣不會上市。
小米將小米 MIX 視為市售的概念機，大量使用較少被用於商用產品的前瞻技術，而小米 MIX 2 則以旗艦機的定位設計，故整體的設計與結構都更為成熟，也強調改善先前被詬病的狀況，包括通話、握持感等，但同時技術更為成熟。
不同於小米 MIX 使用壓電陶瓷揚聲器，此次小米 MIX 2 使用小型化聽筒，但趨近感測器仍舊使用超音波，而前相機模組與天線淨空區再度縮小，並以 TOF 技術作為螢幕背光驅動，還搭配柔性電路板將驅動 IC 堆疊，將正面盡可能留給面板。由於此次的螢幕比例調整為 18:9 ，故即便使用 5.9 吋螢幕，也如同 5.5 吋的 16:9 手機的寬度。
核心方面，小米 MIX 2 搭載 Snapdragon 835 應用處理器， 4D 玻璃標準機身搭配 6GB RAM ，提供 64GB 、 128GB 與 256GB 三種儲存版本，並且搭載 4x4 MIMO 技術，同時還可涵蓋 6 模 43 頻段(同時也會支援台灣的 700MHz )，台灣版本屆時是 2CA (但原生是 3CA )，此外考慮商務人士與媒體在錄音需求，還使用錄音筆等級雙 ADC 晶片作為收音。至於相機則使用四軸光學防手振。
此次機身機構也再突破，依舊由 Philippe Starck 操刀外觀設計，除了標準的玻璃版本，還提供名為 Unibody 全陶瓷的特殊版本，搭載 8GB RAM 與 128GB 儲存，最大的突破是使用全陶瓷化的機身，整個機身都是採用陶瓷材質製成，提供黑與白兩種陶瓷機身。
除了小米 MIX 2 外，小米也追加可說是小米 6 手機加大版的小米 Note 3 ，假想敵為同為 5.5 吋的 Oppo R11 ，螢幕從 5.15 吋加大到 5.5 吋，也具備平整 12MP 雙攝相機，而機身材質中框由不鏽鋼轉為強度與重量更為平衡的 7 系鋁，主要是考慮到供應商加工供貨，機背則仍是搭配 4D 曲面玻璃；處理器則使用 Snapdragon 660 ，搭配 6GB RAM ，儲存提供 64GB 以及 128GB ，亮藍僅提供 128GB ，而亮黑則兩種儲存版本都有。
