Processeur 8 cœurs AMD Zen 2 (3,8 GHz ou 3,6 GHz avec SMT) ;
Puce graphique AMD Navi RDNA 2 (52 CU à 1,825 GHz, 12,15 Tflops) ;
16 Go de GDDR6 (10 Go à 560 Go/s et 6 Go à 336 Go/s) ;
1 To de stockage SSD NVME (2,4 Go/s en lecture, ou 4,8 Go/s avec compression) ;
Lecteur de disque Blu-ray 4K UHD.
 
La Xbox Series X est par ailleurs compatible avec les technologies suivantes :
Variable Fresh Rate (VRR) pour améliorer la netteté des mouvements en ajustant constamment la fréquence d’actualisation des images envoyées par la source vers l’écran ;
Variable Rate Shading (VRS) ou une technologie brevetée qui permet aux développeurs d’améliorer le framerate en jouant sur la résolution d’une partie de l’image (« Cette technologie offre un framerate plus stable et une meilleure définition, avec zéro impact sur la qualité d’image finale ») ;
Xbox Velocity Architecture ou architecture optimisée pour un accès rapide au contenu des jeux (les studios pourront charger jusqu’à 100 Go de contenu) ;
Auto Low Latency Mode (ALLM) qui permet à un téléviseur compatible de basculer automatiquement en Mode Jeu ;
Dynamic Latency Input (DLI) pour une meilleure latence ;
Ray tracing pour des effets lumineux et des reflets plus réalistes ;
Compatibilité avec un framerate jusqu’à 120 fps (ce sera le cas pour Ori and the Will of the Wisps) ;
Upscaling des jeux en HDR (même les plus anciens) ;
Dolby Vision pour les jeux (en 2021).