作为当时的年度旗舰，小米8搭载了 骁龙845处理器，采用6.21英寸AMOLED刘海屏设计，支持DCI-P3广色域显示。机身背部首次引入竖排双摄方案，后置1200万像素广角+长焦双摄，支持光学防抖和人像模式，DxOMark评分曾一度达到105分。
该机型还首次支持 红外人脸识别 和 屏幕指纹识别透明探索版，电池容量为3400mAh，支持18W有线快充和 Qi 线充电。存储版本提供6GB+64GB起步，最高8GB+256GB配置，起售价为2699元。
小米8系列包含标准版、透明探索版和屏幕指纹版三个版本，其中透明探索版因其背部透明设计和屏下指纹技术成为当时的热议机型。该机型上市后迅速成为爆款，首销1分钟销售额破亿，累计销量突破千万台，成为小米数系列中的里程碑产品。