Xiaomi Mi Mix 3, z uwagi na rozmiary oraz zastosowaną konstrukcję typu slider, jest jednym z cięższych smartfonów. Ważące ponad 200 g urządzenie dobrze jednak leży w dłoni, szczególnie ubrane w etui dostarczone z telefonem. Samo urządzenie jest dosyć śliskie, co może być szczególnie odczuwalne, jeśli używamy rękawiczek (a mamy teraz zimę). Mi Mix 3 jest wykonany z wysokiej klasy materiałów – ceramiki, aluminium i szkła Corning Gorilla Glass 5. Do spasowania ze sobą poszczególnych elementów nie można mieć większych zastrzeżeń poza tym, że w górnej części widać wyraźną niewielką przerwę pomiędzy obiema przesuwającymi się względem siebie częściami. Specyficzna konstrukcja urządzenia wykluczyła też jego ewentualną wodoszczelność. Mechanizm slidera działa wystarczająco lekko, żeby dało się go obsłużyć jednym palcem, a jednocześnie wystarczająco ciężko, żeby nie robić tego przypadkowo.
Prawie całą przednią powierzchnię (według producenta 93,4%, według niezależnych pomiarów 85%) zajmuje ogromny wyświetlacz, w którym nie ma żadnych wcięć lub otworów na obiektyw przedniego aparatu. Jego obsługę jedną ręką ułatwia tryb jednoręczny, który zmniejsza obszar roboczy do takiego o przekątnej 3,5, 4 lub 5 cali (wyboru dokonamy w ustawieniach). Nad ekranem znajduje się tylko podłużny otwór głośnika słuchawki oraz czujniki zbliżania i oświetlenia, a także mała dioda powiadomień. Po rozsunięciu urządzenia, naszym oczom pokazują się dwa obiektywy przedniego aparatu, lampa LED oraz właściwy wylot głośnika słuchawki.
Z tyłu znajduje się wystająca wyspa fotograficzna (ukrywa ten fakt założenie etui dołączonego do zestawu), przypominająca rozwiązanie znane z iPhone’a X i jego następców. Zawiera ona dwa obiektywy oraz dwudiodową lampę doświetlającą. Na tylnym panelu jest także element, którego w najnowszych iPhone’ach nie ma – okrągły czytnik linii papilarnych.
Przyciski głośności oraz przycisk zasilania znajdują się na prawym boku. Po przeciwnej stronie umieszczona zastała wysuwana tacka na karty nanoSIM oraz przycisk Asystenta Google. Nie da mu się przypisać innej funkcji, ani go wyłączyć. Na górze zlokalizowany jest tylko otwór mikrofonu. Dół smartfonu to port USB-C oraz symetrycznie rozłożone po jego bokach otwory (po 5 z każdej strony) – pod tymi po prawej (patrząc od przodu telefonu) znajduje się głośnik, natomiast po lewej - mikrofon.
