Mi A1 là chiếc điện thoại đầu tiên của Xiaomi hợp tác với Google theo chương trình Android One nhắm vào phân khúc người dùng phổ thông, thay vì sử dụng giao diện MIUI quen thuộc của hãng, chiếc điện thoại này sẽ chạy hệ điều hành Android gốc của Google.
Về thiết kế, Mi A1 sở hữu thân kim loại nguyên khối, được bo cong mềm mại cùng phần viền anten dạng chữ U ôm sát cạnh trên và cạnh dưới. Ngoài ra, vỏ máy cũng được phủ thêm một lớp chống bám vân tay.
Nổi bật nhất trên Mi A1 là cụm camera kép với hai cảm biến 12MP ở mặt sau. Đây là bộ camera kép có thông số tương tự như trên Mi 6, mẫu điện thoại cao cấp nhất của Xiaomi hiện nay, bao gồm một camera góc thường và một camera góc hẹp (tele) có khả năng zoom quang học 2X để chụp ảnh chân dung xóa phông.
Về cấu hình, máy được trang bị bộ vi xử lý Snapdragon 625 của Qualcomm bao gồm tám nhân xung nhịp 2.0GHz với công nghệ 14nm FinFET giúp tiết kiệm điện năng, mang lại thời gian sử dụng lâu hơn. Mi A1 sở hữu RAM 4GB và bộ nhớ trong 64GB, hỗ trợ khe cắm thẻ nhớ mở rộng microSD lên tới 128GB. Màn hình của máy có kích thước 5,5 inch, độ phân giải Full HD với kính cường lực Corning Gorilla Glass.
Viên pin đi kèm máy sẽ có dung lượng 3.080mAh, máy sử dụng cổng kết nối USB Type-C, cảm biến vân tay ở mặt sau và hỗ trợ hai SIM.