小米6也搭载了流行的后置双摄像头方案，但不是黑白＋彩色，而是类似iPhone 7的广角＋长焦，包括一颗四轴光学防抖广角摄像头、一颗全新长焦摄像头，均为1200万像素。
小米表示，这是第一次在5.15寸手机上实现光学变焦双摄，可将远处景物无损地拉近拍摄，号称能带来单反般的背景虚化效果，哈有双目立体视觉和深度学习算法，非常适合拍摄人像，号称“甚至连眼部睫毛放大后都分毫毕现”。
那么效果如何呢？来看看小米官方提供的对比样张：
背景虚化十分到位，更关键的是背景和人像完美区分，即便是飘扬的乱发都没有被错误虚化。
小米6的人像模式中还加入了智能美颜3.0 ，可通过全脸上百个定位点，准确记录面部信息，在自然微美颜的同时保证五官的立体清晰，同时结合背景虚化。
2倍光学无损变焦，可以将图像放大一倍而无任何损失，另外还支持10倍数码变焦。
值得一提的是，2光学变焦模式下，小米6依然支持全景模式。
四轴光学防抖使用手机内陀螺仪与加速度传感器，高速检测8个方向的抖动，实时驱动微型马达调整姿态，补偿抖动。阳光下、运动中或是弱光环境，都能稳定拍照。
