魅族MX3搭载了三星Exynos 5410处理器、PowerVR SGX 544MP3图形核心、2GB DDR3 RAM，拥有5.1英寸1800×1080分辨率屏幕，另外还配备了索尼800万像素摄像头和200万像素前置摄像头，容量有16/32/64/128GB 4个版本，其中16GB不含NFC功能，另外还搭载欧胜WM5102音频芯片、Smart PA音频系统和Dirac HD音频技术。

MX3的屏幕采用了夏普New Mode 2技术和JDI的IPS面板，还有号称仅次于苹果的颜色补正技术、TOL全贴合技术还有省电的PSR自刷新技术。摄像头方面则为索尼第三代800万像素背照式传感器，光圈为f/2.0，采用第二代蓝玻璃、29层镀膜，并采用了零延时防抖技术、四通道富士通ISP和AWB 4.0白平衡计算，软件方面还有13种实时滤镜。

另外MX3运行的是最新的专为大屏手机而设的Flyme 3.0，其中包含了Smart Bar 2.0、卡片式设计、下拉悬停操作、上划解锁以及324项交互更新、1579个应用页面优化，另外UI元素也跟着扁平化了。