小米电视2S的边框较窄，并且采用的背光模组使厚度只有9.9mm，与小米手机4、小米平板相差不大。配备有48英寸原装三星RGB 4K（3840x2160）显示屏，底侧入式LED，并应用广色域新技术，官方宣称其NTSC色域超过85%，且有第四代超清画质引擎和采用YUV信号无损传输，使得画质表现更优。
小米电视2S硬件方面内置有MStar 6A928四核1.4GHz A17 CPU，搭载Mali-T760 MP4 4+2核GPU，可硬解H.265 4K@60FPS视频流，并搭配2GB 内存与8GB eMMC 5.0闪存组合，采用802.11ac 2x2天线双发双收以及低功耗蓝牙4.0。在接口上，小米电视2S拥有3个HDMI 2.0、1个VGA、1个AV，以及USB 2.0和3.0各一的配置。
