Xiaomi Poco X3 64GB поставляется со сканером отпечатков пальцев, который находится в кнопке питания. Корпус производится из пластика с текстурированной поверхностью. Реализована защита от пыли и влаги по стандарту IP53, есть интерфейс 3,5 мм для подключения гарнитуры. Телефон POCO X3 – обладатель матрицы DotDisplay, диагональ которой равняется 6,67 дюймам. Разрешение 2400x1080 обеспечивает высокое качество изображения. Система автоматической регулировки частоты обновления дисплея от 30 Гц до 120 Гц в зависимости от контента направлена на минимизацию потребления энергии.
Xiaomi Poco X3 64GB оснащается чипсетом Qualcomm Snapdragon 732G, при создании которого был задействован 8-нм техпроцесс. Ядра Kryo 470 способны разогнаться до 2,3 ГГц. Для обработки графических изображений задействуется видеоускоритель Adreno 618. Присутствует нейронный модуль четвертого поколения AI Engine от Qualcomm. Модель работает на оперативной памяти LPDDR4X, а для хранения информации предназначается встроенное хранилище UFS 2.1. Комплект беспроводных технологий представлен чипом NFC для бесконтактных платежей, модулем Bluetooth 5.1, поддержкой Wi-Fi 2x2 MIMO. За стабильность беспроводного соединения отвечают пять антенн. Откалиброванный линейный мотор с 4D-вибрацией создает многообразный виброотклик во время игры. Опция «Ускорение игр 3.0» способствует минимизации задержек и увеличению скорости отклика.