Das leichte und schlanke Design mit einem Durchmesser von 46 mm wurde für hohen Tragekomfort und eine hochwertige Optik entwickelt. Das Gehäuse aus 316L-Edelstahl ist korrosionsbeständig und die Uhr wiegt etwa 46 g. Das Display mit ultradünnem Rand bleibt auch bei Sonnenlicht hervorragend lesbar. Die Funktion zum Schutz vor Fehleingaben bei Nässe hilft, unbeabsichtigte Berührungen bei Kontakt mit Wasser zu vermeiden.
Für Sport und Aktivitäten im Freien ist die Xiaomi Watch S5 mit einem Zweifrequenz-GNSS-Chip ausgestattet, der mehrere Satellitensysteme sowie Modi für Laufen, Radfahren und Skifahren unterstützt. Der verbesserte Fahrradmodus ermöglicht die Echtzeit-Synchronisierung von Daten mit dem Smartphone und unterstützt die Verbindung externer Geräte, zum Beispiel eines Bluetooth-Leistungsmessers. Für mehr Sicherheit steht beim Skifahren eine Sturzerkennung mit der Möglichkeit zur automatischen Kontaktaufnahme mit einem Notfallkontakt zur Verfügung.
Die Gesundheitsfunktionen werden durch eine Kombination aus einem Sensor mit 4 LEDs und 4 Fotodioden sowie einem Algorithmus für präzisere Messungen ermöglicht. Die Uhr unterstützt die ganztägige SpO2-Überwachung, Stressmessung, eine fortschrittliche Schlafüberwachung und eine schnelle Übersicht über die Checkup-App. Ebenfalls vorhanden sind NFC-Zahlungen (Mastercard und Visa), eine schnelle Datenübertragung über Wi‑Fi sowie die Steuerung ausgewählter Funktionen des Smartphones und von Xiaomi-Geräten über den Xiaomi Smart Hub.