小米5搭载的是骁龙820处理器。
小米手机5采用了5.15英寸1080p屏幕，微晶锆纳米3D陶瓷机身，相比玻璃材质成本贵75%，高达8莫氏硬度，坚固耐磨。并且采用了IMX298 1600万像素主摄像头，6片式镜头，f/2.0光圈，首次支持4轴光学防抖，支持横向+纵向+前倾+侧倾的全方位修正抖动。标准版提供3GB运行内存和32GB存储空间（UFS2.0）；高配版提供3GB运行内存和64GB存储空间（UFS2.0）；尊享版提供4GB运行内存和128GB存储空间（UFS 2.0）。
小米5内置的 MIUI 7还支持一键换机：无需网络仅需3步，通讯录、设置、应用等全部移至新手机；防丢失：远程锁定手机、擦除数据，刷机也没用；美颜视频电话：实时美颜、小窗、群聊等多种玩法。