La mayoría de los teléfonos Xiaomi utilizan el sistema operativo Android, que es desarrollado por Google. Xiaomi ha desarrollado su propia interfaz de usuario, llamada MIUI, que se utiliza sobre la base de Android. Esta interfaz de usuario proporciona una serie de características adicionales y personalizaciones que no están disponibles en la versión básica de Android. Xiaomi también ha desarrollado su propia tienda de aplicaciones, llamada Mi App Store, que se utiliza en lugar de Google Play Store en algunos países.