Xbox Series X的具体尺寸为151mm x 151mm x 301mm，重量约4.45公斤，不论是从重量还是体积上都高于Xbox One系列主机。内置规格Xbox Series X搭载了8核AMD定制Zen 2 CPU 3.8 GHz (超线程下3.66 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。

微软于2020年11月10日推出的第九世代Xbox游戏主机，包含面向4K分辨率和高性能需求用户Xbox Series X以及面向1080P、对预算非常友好的Xbox Series S。

Xbox Series X主打4K（最高8K分辨率）的高画质游戏体验，采用AMD 定制Zen2 8核CPU，主频3.8GHz，内存使用了GDDR6 SDRAM 16G大小（10GB @ 560 GB/秒，6GB @ 336 GB/秒），定制NVMe 1TB固态硬盘，传输速度2.4GB/s（原始）、4.8GB/s（压缩），可通过扩展卡扩展机身存储，图形方面采用AMD RDNA2架构定制GPU，拥有52计算单元@1.825GHz频率、12TFLOPS。Xbox Series X主机采用微软最新的Velocity Architecture架构，支持Quick Resume快速切换游戏。拥有4K UHD蓝光光驱，支持自动低延迟HDMI以及可变刷新率AMD FreeSync技术。