小米9终于正式在2月20日发布会上亮相了。这台手机主打的功能，不意外是其三镜后置主相机，是由 12MP f/2.2 远摄相机、48MP f/1.75 广角相机、16MP f/2.2 117° 超广角相机，其中标准广角相机更特意重调是用上 Sony IMX586 感光元件，也支持 1.6μm 画素四合一技术和镭射 + 相位自动对焦。其 AI 相机的功能能够辨识不同场景和手持夜景模式，同时更有超广角修正的能力，可以修正镜角扭曲的问题。
6.39 吋的小米 9 用上 FHD+（2340x1080）的 AMOLED 水滴屏，显示比例是修长的 19.5:9，同时支持第五代屏下指纹和以前置 20MP 相机来实现的面部解锁方案。特别的是小米 9 是用上新的 2.5D 第六代大猩猩玻璃来保护屏幕，采用全曲面设计的机身则是第五代大猩猩玻璃包裹着；整台机仅重 173g，说是同尺寸竞品中属于最轻薄的一款。
小米 9 不意外地是用上高通 Snapdragon 855 处理器，除了雷军早前表示透明尊享版会有 12GB RAM 之外，小米 9 标配为 6GB RAM + 128GB 储存空间，另有 8+ 256 的选择。然而小米 9 并没有赶上首波 5G 手机的潮流，只有支持双 4G 双待的连线，而全功能 NFC 和蓝牙 5.0 也有在了。
小米 9 的包装盒里并没有像小米 MIX 3 般附上无线充电板，只有一个 18W 充电器，但手机本身却支持 27W 有线快充和最快的 20W 无线充电技术，前者只要一个小时就能充满小米 9 的 3,300mAh 电池，后者只要一个半小时就可以了；支持 20W 无线充电技术的充电板另售定价为 99 元。
最后当然是来到价位的部份，雷军在台上虽然不停在强调他们小米不再只走性价比的路线，成本也在上涨，但最终还是能定出 6+128 版本的定价在人民币 2,999 元；8+128 版本为人民币 3,299 元，透明尊享版则为人民币 3,999 元。
雷军突然再拿出一台缩小到 5.97 吋的小米 9 SE 手机，说是保留了小米 9 大多的卖点，包括 48MP 主相机，与 8MP+13MP 组成三相机组合，另外这水滴屏上也有搭载第五代的屏下指纹模组。然而这台「轻旗舰」还是有些牺牲的，它的电池容量下降至 3,070mAh，只有 18W 快充能力，无线充电模组更因为成本问题而被拿走了。不过小米 9 SE 是市场首台使用 Snapdragon 712 处理器的手机，据指这颗中阶处理器的表现可以媲美不少高阶产品。6+64 版本定价为人民币 1,999 元、6+128 定价 2,299 元。
