小米5s拥有全金属机身，与2016年下半年推出的红米系列类似，采用磨砂金属，共有深灰、银白、金色、玫瑰金四色可选。除了材质之外，小米5s整体外观与小米5类似，只是天线带与iPhone有些相近。至于规格上，高通骁龙821旗舰级处理器，亮度高达600nit的高亮屏，支持4G+，并采用了UFS2.0高速闪存，高配版还有压感屏，这些都是2016年旗舰机配置。而黑科技主要有2，首先就是无孔式超声波指纹，采用玻璃下超声波指纹识别，没有实体按键，透过一体化无缝式前面板便可实现指纹识别，不过为了指纹HOME定位，小米5s正面还是做了凹槽来提升使用体验。其二则是“拍照”，拥有超感光相机（说搭载了超大感光元件CMOS），搭载SONY 1/2.3英寸IMX378 CMOS，共有1200万像素，单个像素面积更大，因此在理论上夜光拍摄更为优秀。