小米15延续了小米家族的经典设计，背部采用圆角矩形相机模组，闪光灯独立安置在模组右侧。中框采用直角设计，背板和边框之间的过渡曲率自然，手感舒适。屏幕分辨率为2670x1200px，达到了1.5K级别，支持120Hz高刷新率和240Hz触控采样率，瞬时触控采样率最高可达2160Hz，主打小尺寸体验，正面屏幕尺寸为6.36英寸，适合喜欢轻巧便携的米粉。

小米15最大的亮点就是首发搭载了高通骁龙8 Gen 4处理器，采用2+6架构设计，包含两颗4.32GHz超大核和六颗3.53GHz大核，在AI处理能力上实现了质的飞跃，为小米15带来了更多可能。据悉，小米15系列还将加入24GB+1TB的超大存储组合，已正式量产。

相机方面，小米15后置三摄系统包括一颗5000万像素的徕卡超动态主摄、一颗5000万像素的徕卡超广角镜头以及一颗支持75mm焦距和OIS光学防抖的浮动长焦镜头，前置则配备了一颗3200万像素的高清摄像头，摄像头参数配置相当强大。