کنسول بازی مایکروسافت مدل ایکس باکس وان از APU جگوار استفاده می‌کند که توسط شرکت ای‌ام‌دی (AMD) ساخته شده است. این واحد پردازشی دو ماژول چهار هسته‌ای با معماری x86-64 را در خود قرار داده است که سرعت کلاک برابر با ۱.۷۵ گیگاهرتز را ارائه می‌کنند. حافظه رم ۸ گیگابایت از نوع DDR3، ماژول بعدی است که در واحد پردازشی ایکس باکس وان مشاهده می‌شود و پهنای باندی برابر با ۶۸.۳ گیگابایت بر ثانیه دارد. البته برای پردازش بهتر در قسمت حافظه رم، ایکس باکس وان از یک سیستم جداگانه بهره می‌برد که با استفاده از حافظه ۳۲ مگابایتی از نوع ESRAM، عملیات خواندن و نوشتن را بسیار سریع‌تر می‌کند. ساختار سخت افزاری ایکس باکس وان شامل یک هارد درایو غیرقابل جداشدن، درایو نوری بلو-ری و همچنین پورت‌های USB 3.0 می‌شود. گفتنی است که با به‌روزرسانی ایکس باکس وان خود به آخرین نسخه نرم افزاری، قابلیت استفاده از هارد درایوهای خارجی را نیز خواهید داشت.
ایکس باکس وان از دایرکت‌ایکس ۱۱.۲ به عنوان API اصلی خود استفاده می‌کند؛ موضوعی که باعث می‌شود تا استفاده از معماری GCN شرکت ای‌ام‌دی (با ۱۲ واحد پردازشی – ۷۶۸ هسته پردازشی در مجموع) روندی بسیار پرسرعت و پرقدرت را ارائه کند. استفاده از این سیستم درکنار سخت‌افزار قدرتمند شرکت ای‌ام‌دی، باعث می‌شود تا ایکس باکس وان قدرت پردازشی برابر با 1.31 ترافلاپس داشته باشد. در بخش ارتباط و شبکه، ایکس باکس وان از گیگابیت اترنت، وایرلس 802.11n و سیستم Wi-Fi Direct بهره می‌برد تا تجربه‌ای سریع از ارتباط با دنیای بیرون را در ایکس باکس وان خود تجربه کنید.
کنسول بازی مایکروسافت مدل ایکس باکس وان قادر است تا خروجی ویدیویی 4K (3840×2160) و صدای Surround از نوع ۷.۱ را به کاربران ارائه کند. البته برخلاف کنسول ایکس باکس ۳۶۰، ایکس باکس وان از 1080i پشتیبانی نخواهد کرد. خروجی صوتی/تصویری ایکس باکس وان از نوع HDMI 1.4 است و از کابل‌های کامپوزیت یا کامپوننت نیز استفاده نمی‌کند. درکنار مواردی که به عنوان ویژگی‌های سخت افزاری ایکس باکس وان معرفی شدند، مایکروسافت از سیستم ویژه‌ای در این کنسول استفاده می‌کند که با درنظر داشتن میزان حرارت دستگاه و بررسی شرایط به صورت لحظه به لحظه، از داغ شدن بیش از اندازه به وسیله محدودیت‌های پردازشی جلوگیری می‌کند. به گفته مایکروسافت، استفاده از این سیستم تاثیر مستقیمی در جلوگیری از آسیب‌های سخت افزاری دارد.
کنترل کنسول بازی مایکروسافت مدل ایکس باکس وان شباهت ظاهری خود به کنترلر ایکس باکس ۳۶۰ را حفظه کرده است، اما تغییرات و بهبودهای بسیار زیادی در آن مشاهده می‌شود. اما در میان تغییراتی که از آن صحبت کردیم، می‌توان به فرم نرم‌تر کنترلر، کنترل‌کننده‌های آنالوگ از نوع بافت‌دار، پد جهت‌یابی چهارطرفه و همچنین دکمه‌های پشتی بازطراحی شده اشاره کرد. این بار دیگر از دو دکمه Start و Select خبری نیست و این دو دکمه قدیمی، جای خود را به دو دکمه Menu و View داده‌اند.
البته شاید بزرگ‌ترین تغییر در کنترلر ایکس باکس وان، موتورهای ویبره آن باشند که اکنون قابلیت و کارایی‌های بیشتری دارند. توسعه‌دهندگان بازی می‌توانند با توجه به نوع اتفاق در بازی خود، لرزش موتورها را به صورت دلخواه تنظیم کننده تا خروجی موردنظر را به دست بیاورند. نسخه جدیدی که از این کنترلر در ژوئن سال ۲۰۱۵ عرضه شد، ورودی ۳.۵ میلی‌متری جک هدفون را در کنار برخی از تغییرات کوچک به این دسته آورد. همچنین کنترلر ایکس باکس وان یک پورت میکرو USB دارد که به شما اجازه می‌دهد بدون استفاده از باتری، از آن استفاده کنید. این کنترلر در ویندوز ۷ و بالاتر نیز با استفاده از درایورهای مخصوص پشتیبانی خواهد شد.
ایکس باکس وان از دو سیستم عامل برای ارائه سرویس به کاربران خود استفاده می‌کند. سیستم عامل اول، همان بستر فراهم شده‌ای است که بازی‌ها روی آن اجرا می‌شوند. این درحالی است که سیستم عامل دوم، وظیفه اجرا و به نمایش گذاشتن رابط کاربری، اپلیکیشن‌ها و دیگر موارد رسانه‌ای را بر عهده خواهد داشت. گفتنی است که این سیستم عامل بر پایه ویندوز ۱۰ ساخته شده و به کاربران سرویس دهی می‌کند. این کار به کنسول اجازه می‌دهد تا با اختصاص دادن منابع مختلف برای پردازش‌های گوناگون، اجرای بازی‌ها را به بهترین شکل ممکن انجام بدهد. ایکس باکس وان همچنین از قابلیت تقسیم صفحه نمایش برای باز کردن برنامه‌ای دیگر نیز پشتیبانی می‌کند. به این ترتیب، انجام کارهای مالتی تسکینگ روی آن بسیار ساده خواهد بود. البته این تمام ویژگی‌های نرم افزاری ایکس باکس وان نیست. این کنسول اکنون از ویژگی اپلیکیشن‌های همگام با Universal Windows Platform نیز پشتیبانی می‌کند و امکان اجرا کردن آن‌ها را خواهد داشت.
طراحی ظاهری رابط کاربری ایکس باکس وان بر پایه حالت مترو در ویندوز ۸ ساخته شده بود؛ اما در سال ۲۰۱۵ با عرضه یک آپدیت جدید، دچار تغییرات بسیار بزرگی شد. داشبورد اصلی، چندین قسمت همچون Home، Community و Store را در خود قرار داده است و با زدن یک دکمه، سایدباری برای کمک و راهنمایی شما حاضر می‌شود. ایکس باکس وان به شما اجازه می‌دهد تا ۴ اپلیکیشن را به صورت هم‌زمان باز نگه دارید و از آن‌ها به صورت جداگانه استفاده کنید. البته گفتنی است که تنها یک بازی می‌تواند در پس زمینه فعال بماند. به علاوه، استفاده از کینکت و فرمان‌های صوتی آن اکنون ساده‌تر از گذشته شده و گشت‌وگذار بین منوهای مختلف را ساده‌تر می‌کند.
سرویس ایکس باکس لایو (Xbox Live) با ۳۰۰هزار سرور اختصاصی، از کاربران ایکس باکس وان پشتیبانی می‌کند. مایکروسافت به شما اجازه می‌دهد تا در کنار استفاده از بازی‌های آنلاین، حافظه ابری (Cloud Storage) را نیز در اختیار داشته باشید تا موسیقی، بازی، فیلم و دیگر محتوای خود را به صورت آنلاین ذخیره کرده و در هر مکانی به آن دسترسی داشته باشید. در کنار دسترسی به محتوای حساب کاربری خود در سرویس ایکس باکس لایو، قادر خواهید بود تا ۱۰۰۰ دوست مجازی داشته باشید و آوتار خود را انتخاب کنید. نباید فراموش کرد که استفاده از برنامه Upload Studio در ایکس باکس وان، به شما اجازه می‌دهد تا کلیپ‌های ۵ دقیقه‌ای از بازی خود را ذخیره کرده و با دیگر بازیکنان به اشتراک بگذارید. در ایکس باکس وان نیز همچون ایکس باکس ۳۶۰، بسیاری از ویژگی‌های اصلی ایکس باکس لایو همچون بازی آنلاین چند نفره، ارتباط صوتی، آپلود کلیپ و بازی‌های رایگان با گلد، به وسیله خرید اشتراک گلد ایکس باکس لایو عملی هستند. البته اگر یک اشتراک گلد برای کنسول خود خریداری کنید، تمامی کاربران آن کنسول می‌توانند از آن اشتراک استفاده کنند.