外观设计方面，小米手环2的屏幕大小为0.42英寸，屏幕材质为oled，手环重7g，屏幕上方可以看到一个明显的圆圈区域，通过按压该区域可以操作小米手环2，另外和小米手环1相比，小米手环2重新设计了表带，表体和表带的脱落情况得到改善。
小米手环3采用了0.78英寸的OLED屏幕，机身整体设计比较圆润，和小米手环2相比，机身也更加轻薄，机身背面采用了磨砂材质，运行时可以减少汗水对佩戴感受的影响，手环的屏幕支持滑动操作，较小米手环2的操作方式有一定提升，屏幕变大可以显示更多信息。
配置方面，小米手环2内置加速度传感器和光电式心率传感器，支持蓝牙4.0。小米手环3内置三轴加速度传感器核PPG心率传感器，支持蓝牙4.2并向下兼容。
功能方面，两款手环的功能相似，比如都支持免密解锁手机、查找手机、心率监测、小米运动、睡眠监测、抬腕亮屏等功能，不过小米手环3有nfc版本，支持nfc刷卡。
续航方面，小米手环2的电池大小为70毫安时，小米手环3的电池容量为110毫安时，两款手环的充电方式相同，都需要将表体取下充电，不过两款手环的充电器并不兼容，小米手环3的充电器要更大一些。
防水方面，小米手环2支持IP67级防尘防水，小米手环3支持5ATM防水，也就是50米防水，可以在游泳时佩戴，但是不能在桑拿或潜水时佩戴。
连接方面，两款手环的连接方式相同，打开手机上的APP，点击“添加新设备”，之后连接小米手环即可，一般连接后需要升级手环，在升级阶段需要将手环和手机放在一起，升级完成后即可在手机上查看各项运动数据或者睡眠数据。
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