Điện thoại thông minh đầu tiên của Xiaomi - Xiaomi Mi1 được ra mắt vào tháng 8 năm 2011. Nó được chạy trên phần mềm MIUI của Xiaomi cơ bản dựa trên nền Android, TouchWiz của Samsung và iOS của Apple. Thiết bị này cũng được xuất xưởng với hệ điều hành Android.

Vào tháng 8 năm 2012, Xiaomi đã công bố điện thoại thông minh Xiaomi Mi2. Chiếc điện thoại này được trang bị vi xử lý Snapdragon S4 Pro APQ8064 của Qualcomm, chip Krait lõi tứ 1,5 GHz với 2 GB RAM và GPU Adreno 320. Vào ngày 24 tháng 9 năm 2013 công ty cho biết rằng công ty đã bán được hơn 10 triệu thiết bị Mi2 trong 11 tháng trước đó. Điện thoại thông minh Mi2 được bán ra bởi nhà cung cấp điện thoại không dây Mobicity ở Úc, Châu Âu, New Zealand, Anh và Mỹ.

Vào tháng 9 năm 2013, Xiaomi công bố điện thoại Mi3 của nó, với một phiên bản trang bị Snapdragon 800 (MSM8974AB) và một bằng vi xử lý Tegra 4 NVIDIA., Một chip Krait lõi tứ 2,3 GHz với 2 GB RAM và GPU Adreno 330. Ngày 07 tháng 3 năm 2014, lô Xiaomi Mi3 bán hết trong vòng 2 phút trong ngày mở bán đầu tiên ở Singapore.

Vào ngày 23 tháng 4 năm 2015, CEO của Xiaomi Lei Jun và VP Hugo Barra cùng nhau đến để công bố một điện thoại mới có tên là Mi 4i tại Ấn Độ, điện thoại đầu tiên được tung ra tại Ấn Độ trước khi tung ra bất kỳ nước nào khác nhưng Mi 4i nhanh chóng thất bại vì thông số phần cứng kém hơn người tiền nhiệm Mi 4.

Ngày 24 tháng 2 năm 2016, Xiaomi ra mắt Mi5, với bộ vi xử lý Qualcomm Snapdragon 820. Nó có một màn hình 5,15 inch độ phân giải HD 1080p với công nghệ đèn nền 16-LED có thể đưa ra một ảnh với độ sáng 600 nits. Có nhiều mẫu như màu đen, trắng và vàng, và các phiên bản bộ nhớ trong có dung lượng 32GB, 64GB và 128GB.