"Sing" là đĩa đơn đầu tiên được phát hành trong album vào ngày 7 tháng 4 năm 2014 trên toàn thế giới, và ngày một tháng 6 tại Vương quốc Anh và Đức. Video âm nhạc của bài hát, được đăng tải độc quyền trên Facebook vào ngày 22 tháng 5, nói về một con rối có khuôn mặt giống Sheeran trong một đêm đi chơi tại Los Angeles.[72] Đĩa đơn ra mắt trên Billboard Hot 100 ở vị trí thứ 15,[73] và leo lên cao nhất ở vị trí số 13. Nó cũng trở thành đĩa đơn đầu tiên của Sheeran giành ngôi quán quân trên bảng xếp hạng ARIA Charts tại Úc và UK Singles Chart tại Anh, nơi bài hát được phát hành cùng với một EP đi kèm gồm một bản hát trực tiếp, một bản remix cho bài "Everything You Are" của Trippy Turtle và một bài hát mới là "Friends", không có mặt trong album x.[9][74]

"Don't", bài hát trước đó được phát hành trên iTunes dưới dạng đĩa đơn quảng bá "instant grat" thứ hai, được ra mắt trên hệ thống phát thanh contemporary hit của Hoa Kỳ với tư cách là đĩa đơn chính thức thứ hai trong album.[69]

"Thinking Out Loud" được phát trên hệ thống phát thanh châu Đại Dương vào ngày 21 tháng 9 với tư cách là đĩa đơn thứ ba của album. Video âm nhạc được phát hành vào ngày 7 tháng 10. Bài hát thành công vang dội khi bán ra trên 5 triệu bản tính đến tháng 4 năm 2015. Bài hát đứng thứ nhất trên UK Singles Chart và ARIA Charts. Bài hát đạt đỉnh ở vị trí á quân trên Billboard Hot 100 và Canadian Hot 100. "Thinking Out Loud" cũng lọt vào top 10 tại 27 quốc gia khác trong đó có New Zealand, Đức và Ấn Độ. Nó cũng trở thành đĩa đơn bán chạy thứ hai tại Anh của Sheeran sau "The A Team".[75] Bài hát được chứng nhận Bạch kim 5 lần tại Hoa Kỳ.

Vào ngày 11 tháng 2 năm 2015, bản remix của bài hát "Bloodstream" do Ed Sheeran và nhóm nhạc điện tử Anh Quốc Rudimental hợp tác trở thành đĩa đơn thứ tư của album. Đĩa đơn cũng tiếp tục nối dài thành công của các single trước khi xếp thứ hai trên UK Singles Chart.[75]

Đĩa đơn chính thức thứ năm của album là bài hát "Photograph", được phát hành vào ngày 18 tháng 6 năm 2015. Thậm chí ngay cả trước khi bài hát chính thức được phát hành làm đĩa đơn, "Photograph" cũng đã đạt một chứng nhận bạc tại Anh nhờ bán ra trên 200.000 bản.

Các đĩa đơn quảng bá

"One" là đĩa đơn quảng bá đầu tiên được phát hành vào ngày 16 tháng 5 dưới dạng tải kĩ thuật số "instant grat" trên iTunes khi đặt trước album. Bài hát xuất phát trên UK Singles Chart ở vị trí số 20 và Billboard Hot 100 ở vị trí số 86.[76]

"Don't" là đĩa đơn quảng bá "instant grat" thứ hai của album được phát hành vào ngày 13 tháng 6, mười ngày trước khi album ra mắt.[77] Bài hát xuất phát ở vị trí thứ 21 trên Canadian Hot 100 vào ngày 28 tháng 6 năm 2014.

Sheeran tiết lộ rằng anh sẽ phát hành mỗi ngày một bài hát trích trong album trong tuần lễ trước khi album chính thức ra mắt, dưới dạng các đĩa đơn quảng bá "instant grat" cho những người đặt trước bản đặc biệt của album trên iTunes. Bài hát đầu tiên là "Afire Love", được phát hành vào ngày 16 tháng 6, sau đó là "Bloodstream" vào ngày 17 tháng 6, "Thinking Out Loud" vào ngày 18 tháng 6, "The Man" vào ngày 19 tháng 6 và "Photograph" vào ngày 20 tháng 6.[78][79][80][81][82][83]