За фотографические возможности Xiaomi Mi 5 отвечает 16-Мп основная камера на базе сенсора Sony IMX298 и ISP Qualcomm Spectra, имеющая двойную светодиодную вспышку, фазовый автофокус, четырёхосевую оптическую стабилизацию, режим записи 4K-видео и сапфировое стекло. Спереди находится 4-Мп камера с крупными 2-мкм «ультрапикселями».
Коммуникационный потенциал Xiaomi Mi 5 определяется имеющимися в его распоряжении модулями Wi-Fi 802.11 a/b/g/n/ac, LTE Advanced (4G+), Bluetooth 4.2, GPS, NFC, FM-радио и портом USB Type-C.
Несмотря на сравнительно небольшие вес (129 г) и толщину (7,25 мм), смартфон комплектуется аккумулятором ёмкостью 3000 мА∙ч. Сзади корпус аппарата имеет керамическое покрытие (доступно в максимальной конфигурации, в базовой и средней версиях вместо керамики применяется стекло) и загнут по бокам, спереди же обращает на себя внимания аппаратная «домашняя» клавиша, которая появилась на этом месте неспроста — в неё встроен сканер отпечатка пальца. Над ним — дисплей с диагональю 5,15 дюйма, разрешением 1920 × 1080 точек (428 ppi) и яркостью 600 нит. Ну а завершает картину операционная система Android 6.0 Marshmallow с фирменным графическим интерфейсом MIUI 7.