红米Note3相较于前代产品有着很大的变化，外观方面，红米Note3采用全金属后盖设计，这也是小米手机系列产品中第一次加入金属元素，红米Note3配备5.5英寸视网膜屏幕，分辨率为1080p，机身厚度为8.65mm，机身重量方面红米Note3重164g。

硬件方面，搭载联发科Helio X10八核处理器，主频2.0GHz，拥有2GB RAM+16GB ROM/3GB RAM+32GB ROM的存储组合。摄像头方面，红米Note3配备1300像素后置摄像头与500万像素前置摄像头，支持PDAF，快速对焦达到0.1秒，前置配备美颜功能，满足用户日常的自拍需求。 

红米Note3首次加入指纹识别技术，按压式指纹识别模块，支持快速解锁，同时能够实现黑屏解锁。