Xiaomi được đồng sáng lập bởi tám đối tác vào ngày 6 tháng 4 năm 2010. Trong vòng đầu tiên của tài trợ, các nhà đầu tư bao gồm Temasek Holdings, một công ty đầu tư của chính phủ Singapore, các quỹ đầu tư mạo hiểm IDG Trung Quốc Capital và Qiming Venture Partners, và phát triển bộ vi xử lý di động Qualcomm. Vào ngày 16 tháng 8 năm 2010, Xiaomi chính thức ra mắt phần mềm MIUI dựa trên Android đầu tiên Điện thoại thông minh Xiaomi Mi1 được ra mắt vào tháng 8 năm 2011 Nó được chạy trên phần mềm MIUI của Xiaomi cơ bản dựa trên nền Android, TouchWiz của Samsung và iOS của Apple. Thiết bị này cũng được xuất xưởng với hệ điều hành Android.
Vào tháng 8 năm 2012, Xiaomi đã công bố điện thoại thông minh Xiaomi Mi2. Chiếc điện thoại này được trang bị vi xử lí Snapdragon S4 Pro APQ8064 của Qualcomm, chip Krait lõi tứ 1,5 GHz với 2 GB RAM và GPU Adreno 320. Vào ngày 24 tháng 9 năm 2013 công ty cho biết rằng công ty đã bán được hơn 10 triệu thiết bị Mi2 trong 11 tháng trước đó. Điện thoại thông minh Mi-2 được bán ra bởi nhà cung cấp điện thoại không dây Mobicity ở Úc, châu Âu, New Zealand, Anh và Mỹ. Ngày 5 tháng 9 năm 2013, giám đốc điều hành Xiaomi Lei Jun đã công bố kế hoạch ra mắt dựa trên chiếc Android 47-inch 3D Smart TV, sẽ được lắp ráp bởi Sony TV nhà sản xuất Wistron Corporation của Đài Loan. Công ty giải thích sự lựa chọn như để tận dụng kỹ năng của Wistron khi là nhà cung cấp của Sony. Vào tháng 9 năm 2013, Xiaomi công bố điện thoại Mi3 của nó, với một phiên bản trang bị Snapdragon 800 (MSM8974AB) và một bằng vi xử lí Tegra 4 NVIDIA., Một chip Krait lõi tứ 2,3 GHz với 2 GB RAM và GPU Adreno 330. Vào ngày 25 tháng 9 năm 2013, Xiaomi đã công bố các kế hoạch để mở trung tâm dịch vụ của hãng ở Bắc Kinh. Tính đến tháng 10 năm 2013 Xiaomi đã được báo cáo là dòng smartphone được dùng nhiều thứ năm của Trung Quốc. Trong năm 2013 công ty đã bán được 18,7 triệu điện thoại thông minh, và 26,1 triệu USD trong nửa đầu năm 2014.
Trong năm 2014, Xiaomi công bố mở rộng khu vực bên ngoài Trung Quốc, với điểm dừng đầu tiên của họ là Singapore. Các trụ sở quốc tế sẽ phối hợp tất cả các hoạt động bao gồm giới thiệu sản phẩm trong tương lai trong khu vực, cũng sẽ được thiết lập ở đó. Điện thoại Redmi và Mi3 của Xiaomi đã được phát hành tại Singapore vào ngày 21 tháng 2 và 07 Tháng 3 2014. Ngày 07 tháng 3, lô Xiaomi Mi3 bán hết trong vòng 2 phút trong ngày mở bán đầu tiên ở Singapore. Sau Singapore, công ty đã mở tại Malaysia, Philippines và Ấn Độ, và đã có kế hoạch mở tiếp ở các thị trường Indonesia, Thái Lan, Nga, Thổ Nhĩ Kỳ, Brazil và México trong những tháng tiếp theo. Ngày 17 tháng 3 năm 2014, phablet Redmi Note (được gọi là HongMi Note ở một số thị trường châu Á) đã được công bố bởi CEO Xiaomi Lei Jun. Các chiếc điện thoại Redmi Note có màn hình HD 5,5-inch với công nghệ OGS và một bộ xử lý lõi tứ từ MediaTek. Có hai biến thể của Redmi Note, một với 1 GB RAM và 8 GB bộ nhớ trong; và khác với 2 GB RAM và 16 GB bộ nhớ trong. Nó được làm sẵn để đặt hàng trước trên 19 tháng 3 độc quyền thông qua một ứng dụng điện thoại di động từ Tencent. Vào tháng 4 năm 2014 Xiaomi đã mua tên miền mi.com với một cái giá kỉ lục 3,6 triệu USD, là tên miền đắt nhất đã từng được mua tại Trung Quốc, thay thế xiaomi.com tên miền chính thức của Xiaomi. Trong quý 2 năm 2014, Xiaomi đã giao 15 triệu thiết bị, 14% của thị trường Trung Quốc, trong khi Samsung chỉ đạt khoảng hơn 13 triệu thiết bị. Vào tháng 7 năm 2014, hãng đã bán được 57, 36 triệu chiếc điện thoại. Trong tháng 11 năm 2014, Xiaomi cho biết sẽ đầu tư 1 tỷ đô la Mỹ trong việc quảng cáo.
Trong tháng 12 năm 2014, Xiaomi hoàn thành một vòng vốn chủ sở hữu do quỹ công nghệ Hồng Kông All-Stars Investment Limited, một quỹ đầu tư thuộc cựu chuyên gia phân tích của Morgan Stanley Richard Ji quyên góp được hơn 1 tỷ Đô la Mỹ, với giá hơn 45 tỷ Đô la Mỹ làm nó trở thành một trong những công ty công nghệ thông tin có giá trị nhất trên thế giới.
Trong tháng 4 năm 2015, Xiaomi công bố nó sẽ làm cho thiết bị Mi của nó có sẵn thông qua hai trong số các trang web thương mại điện tử lớn của Ấn Độ, và thông qua các nhà bán lẻ offline cho lần đầu tiên.
Vào ngày 23 tháng 4 năm 2015, CEO của Xiaomi Lei Jun và VP Hugo Barra cùng nhau đến để công bố một điện thoại mới có tên là Mi 4i tại Ấn Độ, điện thoại đầu tiên được tung ra tại Ấn Độ trước khi tung ra bất kỳ nước nào khác. Mi Band đã được ra mắt trong cùng một sự kiện.
Ngày 30 Tháng 6 năm 2015, Xiaomi công bố mở rộng sang Brazil với sự ra mắt của thiết bị sản xuất trong nước Redmi 2, lần đầu tiên các công ty bán một điện thoại thông minh bên ngoài châu Á hoặc lắp ráp bên ngoài Trung Quốc.
Ngày 24 tháng 2 năm 2016, Xiaomi ra mắt Mi5, với bộ vi xử lí Qualcomm Snapdragon 820. Nó có một màn hình 5,15 inch độ phân giải HD 1080p với công nghệ đèn nền 16-LED có thể đưa ra một ảnh với độ sáng 600 nits. Có nhiều mẫu như màu đen, trắng và vàng, và các phiên bản bộ nhớ trong có dung lượng 32GB, 64GB và 128GB.
Vào ngày 10 tháng năm 2016, Xiaomi ra mắt Mi Max, với vi xử lý Qualcomm Snapdragon 650/652. Nó có một màn hình hiển thị 6,4 inch với độ phân giải FullHD 1080p với 342ppi. Với 4850 pin mAh, 4GB RAM, máy ảnh sau 16MP lại phải đối mặt với một máy ảnh phía trước 5MP, và bao gồm một cảm biến vân tay. Sau đó Xiaomi ra mắt Mi Max ở Ấn Độ vào ngày 30 tháng 6 năm 2016.
Trong tháng 7 năm 2016, những nghệ sĩ Trung Quốc - Lưu Thi Thi, Ngô Tú Ba và Lưu Hạo Nhiên trở thành các đại sứ đầu tiên của dòng Xiaomi Redmi tại Trung Quốc.
