小米手机4S金属与双面玻璃的经典设计，拥有3D圆弧金属中框，金属框架，正面顶部区域，小米手机4S保留了小米4系列标志性的“MI”logo，简洁、轻薄。小米手机4S拥有白色、黑色、金色、淡紫色四种配色。
小米手机4S使用的高通骁龙808六核处理器，支持64位技术，配备
LTE功能。采用20纳米工艺制程，拥有双核ARM Cortex A57(最高2GHz)和四核A53内核。配备了Adreno 418图形处理器(GPU)，支持2560×1600像素终端显示屏、1080p和4K外部显示屏，支持蓝牙 4.1功能。
小米手机4S采用1300万像素摄像头，5片式镜头设计，具有f/2.0的大光圈，支持1080p HD高清视频、120fps慢动作视频，配备双色温闪光灯。应用相位对焦技术，大幅度提升对焦速度，在暗光条件下，对焦更快。前置摄像头为500万像素，广角、美颜功能一应俱全，可实时展示取景效果。
小米手机4S采用5英寸最高达95%
NTSC色域的全高清屏幕，441PPI，内置的阳光屏技术可以根据光线变化，实时对每个像素进行调节，具有夜光屏功能和护眼模式。
小米手机4S的全网通2.0覆盖了中国移动 、联通、电信的所有2G/3G/4G网络制式，支持双卡双待及LTE+CDMA1x网络连接。实现真正盲插，当移动或联通卡与电信卡使用时，非电信卡也可以选择
4G网络。另外用户在使用一张手机卡时可以在一个空闲的 SIM卡槽内放一张Micro-SD存储卡来扩充容量，最大可扩展至128GB。
小米手机4S新增
指纹识别功能，用户指尖轻点位于机身背面的指纹识别区，在息屏状态就能
唤醒手机并解锁。使用指纹识别在小米钱包消费、查看私密文件，免输密码解锁，准确识别身份。
小米手机4S在光线充足的环境下，样张表现非常不错。将照片放大后，细节依然很清晰。拖拽屏幕中央的对焦框可选择对焦点，手机会根据光线的强弱进行背光处理。美中不足的是在一些光线较暗的情况下，样张中依旧会为我们展现出一些噪点。作为一款手机来说，小米手机4S的总体表现已经算得上出色了。（环球网 评）