小米3手機的功能包括：
處理器和記憶體。搭載Tegra 4+驍龍800雙版本處理器，配備2GB記憶體和eMMC 4.5高規格快閃記憶體。
螢幕。5英寸全高清夏普IPS視網膜屏，1920×1080解析度，441PPI，支持OGS全貼合技術和超靈敏觸摸，即使戴手套或濕手也能操作。
攝像頭。1300萬像素堆疊式攝像頭，F2.2光圈，28mm廣角，支持雙LED補光燈，可拍攝最大4128×3096解析度的照片。
電池。3050mAh鋰離子聚合物電池，支持異步多核節能技術，提供較長的續航時間。
作業系統。運行基於Android的MIUI V5作業系統。
網路制式。支持GSM/GPRS/EDGE/CDMA 1X, EVDO rev.A 3G制式電信CDMA2000。
多媒體功能。支持視頻播放（MP4、3GP等格式），音頻播放（WAV等格式），具備NFC功能和OTG能力。
感應器和特殊功能。配備重力感應器、光線感測器、距離感測器、溫度感測器和NFC，支持快速截圖、街拍模式、SOS緊急求助等功能。
通話和通訊錄。支持已接、已撥、未接電話記錄和名片式通訊錄存儲。