根据双方签署的战略合作备忘录，小米与微软将主要围绕云服务支持，人工智能等多个方面展开合作。
在云服务支持方面，小米与微软正在共同探索，进一步利用微软智能云Azure平台和服务，在国际市场上为小米提供用户数据存储、带宽、计算等服务。
在笔记本电脑类设备方面，小米与微软将在联合市场推广、渠道支持和小米未来笔记本及笔记本类产品研发等方面，微软将推动小米产品进入更多全球市场。
在微软小娜与小米智能音箱方面，双方正在讨论将微软小娜与小米智能音箱整合进军国际市场的更多可能。
在人工智能合作方面，双方将围绕人工智能技术的研发和应用进一步拓展合作，其中将涉及计算机视觉、语音、自然语言处理、文本输入、对话式人工智能、知识库、搜索等微软人工智能技术，以及Bing搜索、Edge浏览器、微软小娜、微软小冰、SwiftKey、微软翻译Translator、Pix相机、认知服务、Skype等微软产品及服务。并整合小米的IoT网络平台以及人工智能产品。
2016年6月， 微软与小米进一步扩展全球合作伙伴关系，小米在其安卓智能手机和平板电脑上预装微软Office、Skype。
去年11月，微软CEO萨提亚·纳德拉（Satya Nadella）来华访问造访小米，与小米CEO雷军会面，并参观小米线下零售店 “小米之家”，体验小米的产品和服务。微软还与小米在专利交叉许可及转让方面达成协议，为小米产品进军国际市场提供了支持。
