中兴天机3整体外观与天机2相差无几，同样配备5.5寸屏幕，后壳由拉丝质感改为磨砂塑料，金属边框也涂成了黑色，浑然一体感更强。
配置方面，天机3搭载主频2.5GHz的骁龙801处理器，内置3GB内存+16GB内存，后置1600万像素摄像头(双色温闪光灯)，电池容量3000mAh，运行基于Android 4.4的MiFavor 3.0系统。加入了双卡双待功能，并且在先前双4G的基础上升级到了全网通。
天机3主打安全，除了“十防”外，还加入了掌心密语功能，可以给QQ、微信、短信的文字加密;此外，还提供一个名为“天锁”的功能，可以随时随地对手机进行定位、发出警报、擦除信息、锁死、禁止刷机等远程控制。