Xiaomi Mi5 trang bị màn hình 5,15 inch độ phân giải chuẩn Full HD, vi xử lý Qualcomm Snapdragon 820, bộ nhớ RAM chuẩn LPDDR4 dung lượng từ 3 đến 4 GB tùy phiên bản. Máy có camera sau độ phân giải 16 megapixel chống rung quang học 4 trục, camera trước hỗ trợ chụp selfie độ phân giải 4 megapixel.