處理器方面，小米手機1S配備的都是雙核高通MSM8260處理器，小米M1/小米2A采用的都是來自高通的雙核處理器，但小米2A的雙核處理器相比前兩者來說性能提升極大，不僅處理器架構升級為Krait 300，而且GPU也升級到了Adreno 320，是目前最強的雙核手機處理器之一，而小米M1/1S配備的MSM8260在當時來說性能尚可，但到如今這個四核滿地走的年代里自然不算什么了。
小米2/2S/小米3這三款機型采用的都是四核處理器，其中小米3又分為Tegra 4和驍龍800兩個版本，按照性能來說，小米2采用的APQ8064性能最弱，2S采用的APQ8064T性能相對APQ8064提升了大約20%，而Tegra 4/驍龍800相對APQ8064T的提升大約在50%以上。
屏幕方面，小米手機的屏幕分辨率也從小米M1系列的的854×480逐步提升，到了小米2時代升級為1280×720級別，而到了小米3時代則正是躋身1080p級別，像素密度以及顯示效果都在提升當中，這一點我們下文中會有對比。
內存方面，小米M1/1S在當時由于硬件的限制，均配備了1GB內存，而小米2A則由于定位較低的原因也配備了1GB內存，而小米2/2S以及小米3這三款主打高端的機型則均配備了2GB內存。也許有人希望小米3能夠配備3GB內存，但這在現階段是不現實的，因為目前只有三星掌握了單顆容量3GB手機內存的制造技術，短時間只會將它用在自家的旗艦產品上。
至于電池，前幾代小米手機的電池容量都在2000mAh左右徘徊，而小米3則一舉提升到了3500mAh，算是一次比較大的跨越了，這與屏幕與處理器的耗電量增加也有一定的關系。
