雷军表示，全息幻彩色并不是一种颜色，而是一种色系，提供了全息幻彩蓝和全息幻彩紫配色，以及深空灰，小米9在全曲面玻璃的基础上，采用了增亮镀膜，带来晶莹剔透的光感。
同时，小米9背部应用了当今最精密的膜片加工技术——纳米全息纹+双层纳米镀，在113平方厘米的机身上，内含9930个阵列点，在不同光线下，反射出极为丰富的光影效果。
小米9屏幕采用水滴屏设计，同时可以在MIUI内让手机在“珍珠屏”与“水滴屏”两种设计之间自由切换，适应于各种审美不同的用户。
这款屏幕尺寸为6.39英寸，材质为三星AMOLED，分辨率为2340×1080，下巴相较于小米8窄了40%，窄至3.6mm，官方称其为3999元内“最美下巴”。支持第五代屏幕指纹解锁，速度提升25%。
此外小米9屏幕还搭载了高亮模式、阳光屏2.0、低亮度画质优化等显示技术。其中值得一提的是，小米9还搭载了经过德国电器工程师协会VDE低蓝光护眼认证的护眼模式2.0，色温护眼等级提高至256级，切换过渡效果更加平滑。
小米9的后置三摄采用了“天使眼”设计，独特相机环设计，呼应幻影机身。镜头增加了不锈钢保护支架，243平方毫米蓝宝石玻璃镜头保护片，成本上升37%，大大增加了镜头的耐磨耐刮能力。
小米9机身极致轻薄，重量仅173g，作为对比，iPhone XS Max为208g，机身薄至7.61mm，全曲面机身，没有一个平面，与手掌完美贴合。雷军直言，小米9的美感动掌心。
作为红米品牌独立后的首款小米旗舰产品，该机最终起售价为2999元，透明尊享版为3999元。
续航方面，小米9搭载3300毫安时电池，支持27W快速充电以及20W无线充电。值得一提的是，这次小米还推出了一款支持10W无线充电的充电宝，容量为10000毫安时，售价为149元。另外还有一款支持20W无线快充的车载充电器，售价169元。
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