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Lo Xiaomi Mi 8 possiede un telaio in alluminio e vetro, uno schermo AMOLED da 6,21 pollici (2248x1080 pixel) con notch e sensore ad infrarossi, usato insieme alla fotocamera frontale per il riconoscimento facciale. La dotazione hardware comprende un processore Snapdragon 845, 6 GB di RAM, 64/128/256 GB di storage, doppia fotocamera posteriore con sensori da 12 megapixel, fotocamera frontale da 20 megapixel e lettore di impronte digitali sul retro.
Il Mi 8 Explorer Edition ha invece una cover posteriore trasparente, un lettore di impronte in-display sensibile alla pressione e una tecnologia di riconoscimento facciale 3D simile a quella dell'iPhone X. Questa versione viene offerta con 8 GB di RAM e 128 GB di storage. Il Mi 8 SE possiede infine uno schermo da 5,88 pollici e integra un processore Snapdragon 710, 4 o 6 GB di RAM, 64 GB di storage, dual camera posteriore da 12 e 5 megapixel, fotocamera frontale da 20 megapixel.
