从内置规格看，Xbox Series X搭载了8核AMD定制Zen 2 CPU 3.8 GHz (超线 GHz )。显卡同样为AMD定制款，支持每秒12万亿次浮点运算、52组CU单元的RNDA 2级GPU，以上两者皆采用了7纳米加强版工艺制成。主机的内存为16GB GDDR6，安装有定制版1TB固态硬盘。
内存分配方面，10BG将提供给显卡使用，3.5GB是基础内存，剩余的2.5GB则留给OS操作系统。主机可以安装1TB扩展储存卡，USB 3.2外接硬盘支持以及4K超高清蓝光光驱。微软的目标是在Xbox Series X上实现从4K 60帧/秒到最高120帧/秒的画面。
微软在Xbox Series X主机上采用了搭载两款主板的创新性设计，散热方面，该主机的并行冷却架构将气流分成多个，从底部吸入，随后通过130毫米风扇从顶部送出，确保主机不会过热。
