Một cuộc đếm ngược để công bố đĩa đơn đầu tiên được thực hiện trên trang Facebook của Ed Sheeran, nhưng nó không may lại bị thông báo sớm bởi Zane Lowe rằng anh sẽ phát bài hát "Sing" và ngày 7 tháng 4 năm 2014 trong chương trình "Hottest Record in the World". Bài hát được phát hai lần liên tiếp còn Sheeran nói chuyện về album và việc được làm việc với Pharrell để sản xuất đĩa đơn.[25] Sheeran trình diễn trực tiếp hai bài hát "Sing" và "Don't" lần đầu trong Saturday Night Live vào ngày 12 tháng 4 năm 2014.[42] Sau đó anh tiếp tục thực hiện một màn trình diễn acoustic cho bài hát "Take It Back" độc quyền trên SB.TV vào ngày 16 tháng 4.[43] Sheeran sau đó thể hiện "Sing" vào ngày 27 tháng 4 năm 2014 tại Logie Awards 2014 tổ chức hàng năm tại Melbourne, Úc.[44] Vào ngày 2 tháng 5, anh đăng tải bản acoustic của "One" trên kênh YouTube.[45] Bài hát được trao miễn phí vào ngày 16 tháng 5 tới những người đã đặt trước album x trên iTunes.[46][47][48] Vào ngày 5 tháng 5, Sheeran chơi nhạc trong ba buổi biểu diễn "Multiplyed", bắt đầu tại Steamboat Pub ở Ipswich, tiếp theo tại Koko ở Luân Đôn, và kết thúc tại Dublin, nơi mà buổi trình diễn của anh được truyền hình trực tiếp trên trang web của anh.[49][50][51] Ngày hôm sau anh trình diễn trong một buổi thu của đài BBC Radio 1 tại phòng thu Maida Vale của họ. Cũng tại đây Zane Lowe biểu diễn trực tiếp bài hát "One" trong chương trình "Hottest Record in the World".[52] Sheeran nói rằng, cho tới khi album được phát hành, anh sẽ không hát nhiều bài mới trên sân khấu, bởi người hâm mộ "muốn nghe những bài hit", nhưng một khi album ra mắt anh sẽ biểu diễn nhiều bài mới hơn, bởi "đó sẽ là điều mọi người muốn thấy."[53]

Sheeran biểu diễn "Sing" trong chương trình Later Live... with Jools Holland vào ngày 20 tháng 5, cũng như các bài hát trong album vào ngày 23 tháng 5, trong đó có "Thinking Out Loud."[54] Màn trình diễn trực tiếp của anh diễn ra đúng ba năm kể từ lần cuối anh xuất hiện trong chương trình.[55][56][57][58][59][60] Sheeran biểu diễn "Sing" trong đêm chung kết chương trình truyền hình The Voice, cùng màn song ca ca khúc "All of the Stars" với nữ thí sinh Christina Grimmie.[61][62] MTV thông báo rằng một phim tài liệu hậu cảnh về cuộc đời của Ed Sheeran mang tên 9 Days and Nights of Ed Sheeran đang được bấm máy và sẽ lên sóng vào ngày 10 tháng 6. Chương trình sẽ "cho khán giả thấy mọi góc cạnh cuộc sống" của Sheeran khi anh đi lưu diễn, "với cơ hội được gần gũi hơn với Sheeran", biết về những gì anh chưa từng làm trước đây.[63][64] Taylor Swift và Pharrell Williams cũng góp mặt trong bộ phim tài liệu này.[65] Sau khi video âm nhạc của bài hát "Sing" ra mắt với hình ảnh chú rối đóng vai Sheeran đeo tai nghe Beats by Dre,[66] Sheeran và bài hát sắp ra mắt "Don't" được thông báo sẽ có mặt trong đoạn quảng cáo cho Solo II, dòng sản phẩm tai nghe Beats by Dre mới nhất.[67]

Vào ngày 5 tháng 6, Sheeran xuất hiện trong chương trình Live Lounge do Annie Mac dẫn trên kênh BBC Radio 1 với hai bài hát, "Sing" và một bản hát lại ca khúc "Stay with Me" của Sam Smith.[68] "Don't" được phát trên hệ thống phát thanh hit đương đại của Hoa Kỳ vào ngày 15 tháng 7 năm 2014 với tư cách là đĩa đơn chính thức thứ hai của album.[69]

x Tour

Để quảng bá album, Sheeran tham gia vào chuyến lưu diễn thế giới mang tên X World Tour, đi qua châu Á, Âu, Bắc Mỹ, Nam Mỹ, Úc và New Zealand cho tới tháng 12 năm 2015.[70]

Bản đặc biệt "Wembley Edition" của album được phát hành vào ngày 13 tháng 11 năm 2015. bao gồm cả các bài hát bổ sung từ DVD phim tài liệu Jumpers for Goalposts - Live at Wembley Stadium.[71]