Sony Xperia X pracuje w systemie Android 6.0 Marshmallow. W środku znajduje się sześciordzeniowy procesor Qualcomm Snapdragon 650 z układem graficznym Adreno 510. Model ma 3 GB pamięci operacyjnej i 32 GB pamięci wewnętrznej, którą można rozszerzyć dzięki karcie microSD o 200 GB.