Tingkat kecerahan layar telah ditingkatkan menjadi 3.200 nits dengan fitur DWM Dimming. Fitur lainnya mencakup pemindai sidik jari di bawah layar (in-display fingerprint scanner) dan perlindungan dari kaca Xiaomi Dragon Crystal.
Ditenagai oleh SoC Qualcomm Snapdragon 8 Elite yang dipadukan dengan RAM 12 GB serta opsi penyimpanan 256 GB dan 512 GB.
Xiaomi 15 memiliki baterai 5.240 mAh dengan dukungan pengisian cepat 90 watt dan pengisian nirkabel 50 watt. Untuk kameranya, Xiaomi 15 dilengkapi dengan tiga sensor, termasuk kamera utama 50 MP dengan sensor Light Fusion 900 dari Omnivision, kamera telefoto 50 MP (f/1.275, OIS) yang dapat melakukan zoom 5x (60 mm), dan kamera ultrawide 50 MP dengan aperture (f) 2.2.
Kamera depannya memiliki resolusi 32 MP dengan sensor OmniVision OV32B40 yang dilengkapi AISP 2.0, memungkinkan pemrosesan 4,3 juta piksel per detik untuk menghasilkan gambar berkualitas tinggi yang tidak pecah saat diunggah ke media sosial.*