Cả hai phiên bản đều sử dụng màn hình bo cong bốn góc với thiết kế đục lỗ ở giữa. Xiaomi 12 sử dụng màn hình 6,28 inch với tấm nền AMOLED độ phân giải FullHD+, còn 12 Pro có màn hình 6,73 inch độ phân giải 2K. Bộ đôi hỗ trợ HDR10+ và có tần số làm tươi 120 Hz, nhưng chỉ có màn hình của 12 Pro sử dụng công nghệ LTPO 2.0 chuyển đổi linh hoạt giữa các tần số quét.
Xiaomi 12 và 12 Pro vẫn sử dụng thiết kế khung kim loại và hai mặt kính bo cong quen thuộc. Mặt lưng kính dạng nhám giúp chống bám vân tay. Cả hai phiên bản bán ra tại Việt Nam đều có ba màu là xám, tím và xanh. Điểm trừ của sản phẩm là không trang bị khả năng chống nước IP68 như các đối thủ.
Xiaomi 12 được trang bị ba camera sau với camera chính 50 megapixel sử dụng cảm biến IMX766 giống Find X3 Pro, ống tele 13 megapixel và macro 5 megapixel. Còn 12 Pro cũng có ba camera sau nhưng đều có độ phân giải 50 megapixel. Cả hai đều hỗ trợ chống rung OIS cho camera chính.
Máy được trang bị nhiều tính năng quay và chụp nổi bật, như phơi sáng, chụp slow motion, chụp đêm, quay video ngắn...
Xiaomi 12 series tại Việt Nam được trang bị phần cứng giống nhau với chip xử lý Snapdragon 8 Gen 1, RAM 8 GB và bộ nhớ trong 256 GB. Đây cũng là mức cấu hình thuộc hàng tốt nhất hiện nay trên thị trường. Tuy nhiên so với Galaxy S22, Xiaomi không cho nguời dùng tuỳ chọn dung lượng RAM và bộ nhớ trong, dù khi ra mắt quốc tế, máy có thêm phiên bản RAM 12 GB và bộ nhớ trong 128 GB hoặc 256 GB.
Xiaomi 12 sử dụng pin 4,500 mAh hỗ trợ sạc nhanh 67 W, sạc nhanh không dây 50 W và sạc ngược không dây 10 W. Còn 12 Pro có pin 4.600 mAh có hỗ trợ sạc nhanh lên tới 120 W, sạc nhanh không dây 50 W và sạc ngược không dây 10 W. Đây đều là những smartphone có công suất sạc lớn nhất hiện nay trên thị trường.
Các tính năng khác của Xiaomi 12 series gồm cảm biến vân tay dưới màn hình, loa kép được tinh chỉnh bời Harman Kardon, cổng hồng ngoại. Máy chạy hệ điều hành Android 12 với giao diện MIUI 13 mới nhất.