Sản phẩm có màn hình 5 inch độ phân giải Full-HD và chạy vi xử lý Snapdragon 808, RAM 3GB, bộ nhớ trong 64GB cùng với khe cắm thẻ nhớ ngoài. Máy có camera sau 13MP với đèn LED flash kép, hỗ trợ lấy nét pha và camera trước 5MP. Mi 4S hỗ trợ 2 SIM, kết nối LTE, có cảm biến vân tay ở mặt lưng và viên pin dung lượng 3260 mAh hỗ trợ sạc nhanh. Máy có thiết kế khung kim loại và mặt lưng kính. Sản phẩm sẽ được cài sẵn phiên bản phần mềm MIUI 7 dựa trên Android 6.

Mi 4s thể hiện đúng phong cách smartphone của Xiaomi khi sở hữu cấu hình cực mạnh cùng mức giá cạnh tranh. Máy được trang bị chip Snapdragon 808 của Qualcomm, RAM 3GB, bộ nhớ trong 64GB và pin 3.260 mAh.

Để sử dụng các dịch vụ của Google người dùng phải cài thêm phần mềm.

So với đàn anh Mi5 cao cấp hơn, thiết kế của Mi 4s mang những nét đặc trưng quen thuộc ở smartphone Xiaomi như kiểu dáng vuông vắn với dãy phím cảm ứng nằm bên dưới màn hình; màn hình 5 inch Full HD cho chất lượng hiển thị tốt

Cảm biến vân tay được đặt ở lưng. Nắp lưng phiên bản màu vàng có vân xước caro. Camera 13 megapixel với đèn flash kép thay vì 16 megapixel như đàn anh Mi 5.

Cảm giác cầm Mi 4s (7,8 mm) dày hơn hẳn Mi 4.

Tuy nhiên, khung viền vẫn làm từ kim loại và máy mang thiết kế nguyên khối. Trên đỉnh có mắt hồng ngoại.

Giống như Mi 5, Xiaomi thay cổng microUSB quen thuộc của Android bằng USB Type-C đời mới. Máy hỗ trợ sạc nhanh QuickC-harge 2.0 cho phép nạp 40% pin 3.260 mAh trong vòng một giờ.

Camera trước 5 megapixel, độ phân giải cao hơn Mi5 nhưng khả năng chụp thiếu sáng không bằng. Mi 4s cũng chạy hệ điều hành MIUI 7.0 đời mới, tuỳ biến trên nền Android 6.0 MarshMallow.

Sản phẩm hỗ trợ 2 sim, kết nối 4G LTE và có thể gắn thêm thẻ nhớ vào khay sim thứ hai.