小米路由器内部，采用了为计算机和网络设备、数字娱乐和宽带接入产品以及移动设备的制造商，提供业界最广泛的系统和软件解决方案的博通公司 Broadcom BCM4709芯片，一个1GHz的ARM®的Cortex™-A9双芯片。该芯片采用最先进的TurboQAM技术。在802.11ac下，较之前的 802.11n，小米路由器在5GHz频段下最高可提供866Mbps的传输速。通过TurboQAM每个2.4GHz频段均能够传输相比之前150Mbps更高的速率，可以轻松达到300Mbps，因此在使用新的5GHzWi-Fi对于之前2.4GHzWi-Fi相比，BCM4709能够提供更棒的网络体验。不但如此该芯片还采用最先进的40纳米技术。通过增强型CPU内存子系统架构提高了系统性能。
双核心处理器提供了令人激赏的性能和覆盖范围。即使在最为忙碌的家庭网络，高清视频串流仍能保持流畅，提供无延迟的在线游戏和VoIP 通话及文件下载。传统单核心处理器在使用中会出现数据拥堵的现象，犹如公路的单行道，无法分流，而采用双核心处理器，相当于给公路开了两条道路，分开处理不同信号，不会造成信号的拥挤，能够在使用中获得更快的体验。而且在传统家庭环境下，网速容易被无形的拉低，但是博通BCM4709具有硬件流加速功能，可以在家庭能够提供全线速的千兆服务，这在标准线路中是不可能的。因此对于那些能够提供高带宽流的家庭与小型的企业该芯片具有强烈的优势。
另外，小米路由器所采用Broadcom BCM4709双核1GHz芯片，通常只出现在高端的路由器上，比较有代表性的产品为NETGEAR R7000，售价在1600元左右。另外，号称全球最快的路由器华硕RT-AC68U也是采用这种芯片，售价则为1699元。
博通BroadcomBCM4709芯片在功耗方面也相当优秀，支持lot6功率标准(要求小型和大型家用电器和电子产品处于待机和关机模式下尽可能低的能源使用。标准为功率从2010年的最大1 瓦下降至2013年的最大0.5瓦。)
