小米9的尺寸为6.39英寸，长度为157.5mm，宽度为74.67mm。该手机是小米公司在2019年2月20日14点在北京工业大学体育馆发布的，内部代号被称为战斗天使。小米9的外观设计圆润而曲线优美，整个机身与手掌贴合得非常舒适。可供选择的颜色包括深空灰、全息幻彩紫和全息幻彩蓝。
在DxOMark Mobile评测中，小米9获得了107分的高分，在照片类别中更是得到了112分的优异成绩。小米9还配备了超大的屏幕指纹，解锁面积为25毫米×50.2毫米。此外，小米9采用了高通骁龙855移动处理平台，其安兔兔跑分超过了36万。手机的边框厚度为3.5毫米，最厚处为7.61毫米，整机重量为173克。
