小米15于10月29日发布，提供丁香紫、浅草绿、黑、白四款常规配色，一款特别配色“亮银版”，还有多达20种定制配色。正面配备了一块6.36英寸2670*1200 OLED直屏， LIPO 立体屏幕封装技术，定制M9发光材料，覆盖小米龙晶玻璃，全局激发亮度1000nit，手动最高亮度800nit，局部峰值亮度3200nit，支持1-120Hz LTPO，支持全亮度类DC调光。机身采用一体航空铝边框，四曲包裹式中框，背部采用一体化3D冷雕火山口，整机宽度71.2mm、重量191g，支持IP68防尘防水。
性能方面，搭载高通最新发布的骁龙 8 至尊版旗舰处理器，小米HyperCore加持，内置自研微架构调度器。搭载新一代翼型环冷散热系统，内置5400mAh电池，支持90W有线快充以及50W无线快充，配备澎湃P3快充芯片以及澎湃G1电池管理芯片。除此之外，小米 15首次配备了磁吸无线充，需要搭配磁吸配件使用。
影像方面，后置50MP主摄（光影猎人 900，1/1.3"，f/1.62，OIS）+50MP超广角（三星 S5KJN1，f/2.2）+50MP长焦（三星 S5KJN5，1/2.75"，f/2.0，OIS，支持浮动对焦），前置32MP镜头（豪威 OV32B40），支持小米AISP 2.0，同时还支持小红书、抖音、微博的动态照片分享。