小米MIX4采用了6.67英寸AMOLED屏幕，分辨率为2400×1080，支持P3色域，支持5000000:1对比度以及10bit色深，ΔE≈0.4，达到了专业显示器的显示效果。小米MIX4的屏幕也支持Dolby Vision以及HDR10+，在视频播放方面也带来了出色的效果。小米MIX4支持TrueTone真彩显示，手机可以根据环境光自行调整屏幕的色温，让手机屏幕的显示效果始终如一，带来更舒适的屏幕观感。

小米MIX4的CUP显示区域为0.2cm²，已经实现了几乎无暇的显示效果，其搭载的CUP技术已经是第三代，将屏幕放大可以看到小米MIX4的屏幕采用的是方形与圆形像素组成的珍珠排列方式，而CUP区域内则是采用了小号的珍珠排列方式，小米将其称之为微钻排列。

如此一来，屏幕既可以实现良好的透光性，对于显示的影响也会更小。

无论是在浅色背景或者是图形显示的界面，小米MIX4的CUP区域显示效果都是非常不错的，几乎已经实现了与普通屏幕一致的显示，实现了真正的全面屏。