系统方面，小米手机4并没有搭载传说中的MIUI V6，而是需要用户自行升级。小米4原生搭载的是MIUI V5版，基于Android 4.4.3操作系统，具体版本号为4.7.22，更新日期正好是发布会的当天。在去年的发布会上，小米首次对外公开MIUI的WIFI密码分享功能，但后来由于产生了很大的很争议而宣布停止。此次，小米与WiFi服务提供商迈外迪合作，小米手机可在2万多个公共场所免费使用WiFi，在有迈外迪WiFi覆盖的地方，小米手机会提示并一键连接网络。
魅族MX4搭载的系统为最新的Flyme4.0，该版本系统为各应用设计了个性化色彩方案，控件颜色也随之变化。为内容服务，Flyme 采用全新字体及实时区域模糊，主次信息在清晰与模糊中自由交替。保障视觉体验一致，Flyme 重绘1000+应用图标、100+通知图标、500+常用网站图标及700+轻应用图标。Flyme4.0系统级语音系统，海量生活服务，收录超过 15000条魅族手机及 Flyme 系统的相关问题。生活琐事？手机操作？还是你仅仅想聊天？Flyme 语言助手，正等着你呼唤。
