Jeho procesor tvoří 3 jádra 3.0 GHz IBM PowerPC umístěná na jeden silikon. CPU má 64 KB L1 cache (32 KB pro data, 32 KB pro instrukce). Všechna jádra sdílejí společnou 1 MB velkou L2 cache. Grafický čip je z nové generace VPU ATI (Visual Processing Unit) a je o hodně pokročilejší, než RADEON X850. Má takt 500 MHz, podporuje Pixel Shadery ve verzi 3.0 a jeho finální verze má být výkonnější, než cokoliv, co je na trhu dostupné dnes. Xenon bude mít 256 MB RAM, optický disk však nebude tvořit HD-DVD nebo Blue-Ray disk, jak se dříve spekulovalo, ale obyčejné dvouvrstvé DVD-9, s maximální podporovanou kapacitou 7 GB a dvanáctinásobnou rychlostí čtení.
Datové úložiště tvoří pevný disk, jehož velikost a parametry se budou u různě drahých verzí Xenonu lišit. Ani u jedné verze však zatím finální velikost disku stanovena nebyla. Ví se pouze, že swapovací prostor pro hry bude minimálně 2 GB. Xbox 2 také bude mít paměťové karty, od 64 MB po 1024 MB. Z toho 8 MB bude vždy určeno pro systémová data, zbylých (v tomto případě 56 a 1016 MB, bude určeno pro data hráče.

Další výbavou bude 1,2 megapixelová USB 2.0 kamera, aby si hráč mohl dělat VGA video. Fotky z kamery pak může použít ve hrách nebo v herních profilech. Kamera má také sloužit pro video chat. Konzole nebude mít svůj vlastní zvukový čip. Většina zvuků se bude dekomprimovat softwarovou cestou přes X3DAudio, protože DirectSound3D se ukázal jako příliš neflexibilní. Podle jednoho z vývojářů, který měl možnost vidět v akci jak Playstation 3 tak Xbox 2, má Xbox 2 co nabídnout a je schopen svým výkonem příjemně překvapit. Podle něj je ale Playstation 3 podstatně výkonnější.