Realme X3 sở hữu thiết kế với khung viền bằng nhựa, mặt trước và sau làm từ chất liệu kính cường lực Corning Gorilla Glass 5. Máy có số đo 163,8x75,8x8,9 mm, cân nặng 202 g. Cảm biến vân tay quang học tích hợp nơi nút nguồn bên cạnh phải.
X3 được trang bị tấm nền màn hình IPS LCD kích thước 6,6 inch, độ phân giải Full HD Plus (2.400x1.080 pixel), mật độ điểm ảnh 399 ppi. Màn hình này được chia theo tỷ lệ 20:9, độ sáng tối đa 480 nit, tần số quét 120Hz. Dung lượng pin 4.200 mAh, tích hợp sạc nhanh với nguồn ra 30W. Nhờ đó, máy sạc từ 0-100% chỉ trong 55 phút.
“Trái tim” của Realme X3 là vi xử lý Qualcomm Snapdragon 855+ (7 nm) lõi 8 với tốc độ tối đa 2,96 GHz, GPU Adreno 640. RAM 6 hoặc 8 GB đi kèm bộ nhớ trong 128 GB (không có khay cắm thẻ microSD). Hệ điều hành Android 10, được tuỳ biến trên giao diện người dùng Realme UI.