在设计语言方面，全球著名汽车设计师克里斯·班戈担任小米汽车设计顾问，整体设计汲取大自然的灵感，拥有符合直觉的美学设计理念。外观细节上，新车大灯以水滴的流畅美感为核心，配备了 4 透镜、12 像素矩阵式 ADB 自透应大灯。同时，新车前包围两侧配备了纵向布局三角形样式的通风开口，中间的散热开口则采用了复杂的双层嵌套式设计，搭配优雅的涟漪曲面，尽显力量之美。
车身侧面采用了轿跑形式的车身线条，搭配半隐藏式的门把手，减小风阻的同时，还提升了整体感。车身尺寸方面，新车长宽高分别为 4997/1963/1440mm，轴距为 3000mm。尾部采用了时下流行的贯穿式尾灯组，官方称之为“光环尾灯”，灯带长 2.48m，由 360 颗 632nm 超红光 LED 发光元件构成，点亮后具备非常高的辨识度。后包围采用了与车身不同色的设计，并在两侧加入了大尺寸扩散器装饰，此外还配备了一个可升降式的电动后扰流板，运动氛围十足。
内饰方面，新车提供银河灰、暮光红、曜石黑三种配色供选择。细节方面，新车搭载了小米汽车自研的智能座舱系统，采用 7.1 英寸翻转式全液晶仪表盘，并搭配 16.1 英寸的悬浮式多媒体中控屏幕，车机采用骁龙 8295 芯片。同时，新车还配备了带有两侧功能旋钮按键的三辐式多功能方向盘，以及 56 英寸的 HUD 显示屏。
安全方面，小米 SU7 全系标配 16 项主动安全配置，还搭载了小米自研主动安全仿真验证系统以及中国首发的宁德时代 800V 碳化硅高压平台，最高电压达 871V，CTB 一体化电池技术。安全方面，通过全球最严苛的热失效安全标准，17 层高压绝缘防护，7.8m²同级最大冷却面积，165 片气凝胶隔热，首创电池倒置技术。
续航方面，标准版 668km，双电机 Max 版 800km。其中 Max 版支持 800V 快充，5 分钟充电 220km，15 分钟充电 510km。
被动安全方面，整车高强度钢和铝合金占比 90.1%，2000MPa 最高强度，51000N·m/deg 扭转刚度，全面满足中欧五星安全标准，部分方面高于行业标准。车内配有 7 个安全气囊，含远端气囊。
悬架方面，采用前双叉臂后五连杆独立悬架，配备 CDC 阻尼可变减振，博世 ESP10.0 车身稳定系统，博世 DPB 制动控制器，布雷博四活塞固定卡钳，转弯半径 5.7 米，百零制动距离 33.3 米。
车机方面，16.1 寸 3K 分辨率中控屏，四周留有 pin 口，支持扩展。搭载骁龙 8295 芯片，开机速度 1.49s。7.1 英寸旋转仪表盘，后排有 2 块小米 Pad 扩展屏，可直接操控车机系统。
智能驾驶方面，整车配备 16 颗雷达、1 个激光雷达、3 个毫米波、12 个超声波雷达，还有 11 颗高清摄像头，搭配两个英伟达芯片，算力达 508TOPS。
