在系統方面，小米M3采用的自家的基于安卓4.2.1的MIUI V5系統，而Nexus 5，搭載的是Android 4.4系統代號為“KitKat”，該系統特別針對低端Android設備進行了優化，能夠為這些設備提供更加穩定更加流暢的操作系統。
小米M3特色應用，在特色應用方面，小米M3將米音功能隱藏在了聲音選項中，并支持雙麥克降噪。手機也可以使用米音功能來增強音效，很是實用。顯示選項中，小米還提供了3D顯示功能，打開該功能之后就能夠支持3D游戲效果。另外小米還提供了手套模式，能夠開啟超靈敏觸控，證明小米M3的屏幕是能夠支持超靈敏觸控的，冬天終于不用摘掉手套了。顯示選項中，小米還提供了3D顯示功能，打開該功能之后就能夠支持3D游戲效果。另外小米還提供了手套模式，能夠開啟超靈敏觸控，證明小米M3的屏幕是能夠支持超靈敏觸控的，冬天終于不用摘掉手套了。
谷歌Nexus 5在Android 4.4系統中引入了全新的“啟動器”，盡管并未有特別震撼的大概進，但是各種實用改進非常豐富，深化了Google Now語音能力，并加強了搜索功能。Google Now現在改成從左向右滑動屏幕開啟了，可解決用戶的更多問題和提問，并可以使用“OK Google”啟動之后的語音指令。在進行Google搜索的時候，也許會看到“Open in App”的按鈕，說明Google可直接將搜索結果轉變成應用里的相應頁面呈現給你。Hangouts應用能夠收發SMS短信，并將其整合到應用中，但是有點遺憾的是Google Voice依然還未整合。
