64-bit 處理器一次處理數據的能力是 32-bit 的一倍，小米手機 4i 採用高通 Snapdragon 615 八核 64-bit 處理器，基於 ARM Cortex A53 構架，擁有 4 個 1.7GHz 運算核心與 4 個 1.1GHz 低功耗內核，8 個核心可同時運作輸出強大性能，也可根據需要節省電量。同時搭載 Adreno 405 圖形處理器，支援 OpenGL ES 3.0 等最新 3D 遊戲標準，輕鬆應付日常應用及大型 3D 遊戲。