Cho đến tháng 1 năm 2015 dòng flagship của Xiaomi là mẫu Xiaomi Mi. Điện thoại Xiaomi Mi 4 đã thành công sau chiếc Xiaomi Mi 3. Ban đầu nó được ra mắt tại Trung Quốc đại lục, sau đó là Singapore, Malaysia, Thái Lan và Ấn Độ vào tháng 3, tháng 5 và tháng 7 năm 2014 tương ứng với các nước trên. Mi 3 sử dụng vi xử lý Qualcomm Snapdragon 800 và nó đã được tìm thấy trong bài kiểm tra điện thoại thông minh Android nhanh nhất thế giới theo thử nghiệm benchmark ứng dụng AnTuTu, Quadrant và Geekbench.

Xiaomi công bố sản phẩm hàng năm tại Bắc Kinh vào ngày 22 tháng 7 năm 2014, phiên bản Mi 4 cao cấp nhất sở hữu vi xử lý Qualcomm Snapdragon 801, RAM 3GB và camera trước 8 megapixel.

Xiaomi trưng bày Mi 5 gốm sứ vào ngày 24 tháng 2 tại MWC 2016. Nó là một trong những điện thoại thông minh đầu tiên sở hữu bộ xử lý mới nhất của Qualcomm, Snapdragon 820. Nó được bán lẻ với giá 2699 RMB ở Trung Quốc. Nó có một camera cảm biến IMX298 với 4 trục OIS và ống kính sapphire. Nó cũng được trang bị NFC và một chức năng thanh toán di động Mi Pay được ra mắt vào tháng 4 năm 2016.

Vào ngày 27 tháng 9 năm 2016, Xiaomi ra mắt Mi 5s. Mi 5s được trang bị Snapdragon 821 SoC và được cung cấp hai phiên bản khác nhau, đi kèm với 3 GB RAM và phiên bản khác với RAM 4 GB. Biến thể 3GB RAM đi kèm với 64GB bộ nhớ trong. Trong khi phiên bản 4 GB đi kèm với 128GB bộ nhớ trong. Thiết bị này có tính năng quét vân tay siêu âm dựa trên công nghệ ID Sense của Qualcomm. Thông số kỹ thuật khác bao gồm màn hình hiển thị 5,15 inch FullHD, máy ảnh sau 12 MP với cảm biến Sony IMX378, camera phụ 4 MP ở mặt trước và viên pin có dung lượng 3200 mAh. 

Vào ngày 27 tháng 9 năm 2016, Xiaomi cũng đã công bố một thiết bị khác là Mi 5s Plus. Mi 5s Plus là một thiết bị phablet có 5,7-inch hiển thị Full-HD. Nó đi kèm với vi xử lý Snapdragon 821 với RAM 4 hoặc 6 GB. Biến thể 4GB RAM đi kèm với 64GB bộ nhớ trong. Trong khi 6GB RAM biến thể cung cấp 128GB bộ nhớ trong. Mi 5s Plus đi kèm với camera kép 13 MP ở phía sau và một camera phụ 4 MP ở mặt trước. Cảm biến vân tay tương tự như Mi 5s, tuy nhiên, dung lượng pin của chiếc máy này lớn hơn: 3800 mAh.

Tháng 4 năm 2017, Xiaomi cho ra mắt thiết bị mới là Mi 6. Mi 6 sở hữu màn hình 5,15-inch độ phân giải Full HD. Bên trong máy là vi xử lý Qualcomm Snapdragon 835, dung lượng RAM là 6GB, sau này có thêm biến thể 4GB RAM. Máy có bộ nhớ trong là 64 hoặc 128GB. Máy sở hữu Camera kép độ phân giải 12MP+12MP kèm với Camera phụ 8MP. Máy có đi kèm cảm biến vân tay siêu âm như Mi 5s. Dung lượng pin của máy là 3350 mAh.