Задня панель та екран виконані зі скла, а рамка — з алюмінію.
Знизу знаходяться роз'єм USB-C, динамік та стилізований під динамік мікрофон. Зверху розташовані 3.5 мм аудіороз'єм, другий мікрофон та ІЧ-порт. З лівого боку розміщений слот під 2 SIM-картки, а з правого — кнопки регулювання гучності та кнопка блокування. Сканер відбитків пальців розташований на задній панелі.
Акумулятор отримав об'єм 3260 мА·год. Також є підтримка 18-ватної швидкої зарядки Quick Charge 2.0.[3]
Камера
Mi 4S отримав основну камеру з роздільною здатністю 13 Мп, діафрагмоюf/2.0 і фазовим автофокусом та фронтальну камеру з роздільною здатністю 5 Мп і діафрагмою f/2.0. Обидві камери вміють записувати відео в роздільній здатності до 1080p при 30 кадрах за секунду.
Екран
Екран IPSLCD, 5,0", FHD (1920 × 1080) зі співвідношенням сторін 16:9 та щільністю пікселів 441 ppi.
Пам'ять
Пристрій продавався в конфігураціях 2/16, 3/16 та 3/64 ГБ.