Đèn LED chỉ những lỗi có thể xảy ra của máy.

Ở bên trong, Xbox 360 sử dụng bộ vi xử lý 3 nhân 64-bit của IBM có tên gọi Xenon, với mỗi nhân có thể xử lý đồng thời 2 luồng, do đó bộ mạch có thể xử lý đến 6 luồng.[30] Trong khi bo mạch đồ hoạ của Xbox do Nvidia sản xuất, thì ATI lãnh trách nhiệm sản xuất mạch đồ hoạ cho hệ máy tiếp theo nó có tên gọi Xenos.[31] GPU này tương đương với ATI Radeon 1800XT, có thêm 10 MB eDRAM (ngoài 512MB dùng chung giữa bo mạch đồ họa và hệ thống).

Nhìn chung cấu hình Xbox 360 cao hơn Wii, nhưng yếu hơn một chút so với PlayStation 3. Chip của Xbox 360 chỉ có 3 lõi định mức 3.2 Ghz, trong khi PlayStation 3 là 9 lõi cũng định mức 3.2 Ghz (1 lõi 3,2 GHz nền "Power Processing Element" (PPE) và 8 chip Synergistic Processing Elements),[32] tuy nhiên do kiến trúc khác nhau nên hiệu năng của Cell chỉ hơn khoảng 2 lần so với CPU của Xbox 360., trong khi bo mạch đồ họa của PlayStation 3 tương đương nVidia Geforce 7800GT nhưng chỉ có 256 MB bộ nhớ.

Rắc rối

Ba vòng tròn đỏ xung quanh nút nguồn trên thân máy biểu hiện "Lỗi về cung cấp năng lượng cần cho console hoặc cáp nguồn", có biệt danh là "Vòng tròn đỏ tử thần".

Kể từ khi ra mắt vào năm 2005, Xbox 360 thường xuyên vướng vào các rắc rối kỹ thuật.[33][34]

Để hỗ trợ cho khách hàng, Microsoft tăng thời gian bảo hành cho máy lên 3 năm cho những lỗi hư hại phần cứng được báo cáo là lỗi "Hư hỏng ổ cứng tổng quát" (General Hardware Failure). Đây là lỗi nghiêm trọng, phát sinh ở các máy Xbox 360 đời trước Xbox 360 S. Khi dính lỗi, máy xuất hiện 3 vòng tròn đỏ báo hiệu phần cứng bị lỗi do máy bị quá nhiệt trong thời gian dài, gây hư hỏng vật lý, buộc người dùng phải đem máy đi bảo hành. Chính vì vậy lỗi còn có tên là "Vòng tròn đỏ chết chóc" (Red Ring of Death) ăn theo "Màn hình xanh chết chóc" của Windows.[35] Vào tháng 4 năm 2009, những máy bị lỗi mã E74 sẽ được hưởng chế độ bảo hành này.[36] Sự gia tăng quyền hạn bảo hành này không áp dụng cho những máy bị lỗi mã không thuộc E74.[lower-alpha 2]

Từ năm 2008 trở đi hãng Microsoft đã cho ra bản Xbox mới mang mã Jasper, với thay đổi lớn nhất là giảm kích thước quy trình sản xuất CPU-GPU xuống còn 65 nm, tăng lỗ thông hơi trên các góc và cạnh của CPU và GPU cũng như dán chặt hơn để tránh tình trạng chúng bị lệch khỏi bo mạch khi nhiệt độ tăng,[37] và bổ sung thêm một GPU,[38] nhờ đó giảm nhiệt độ cũng như điện năng tiêu thụ.

Năm 2010, Microsoft tung model Slim được thiết kế mới hoàn toàn; đời máy này và bản Jasper của Xbox 360 nguyên mẫu được coi là khắc phục triệt để lỗi quá nhiệt.[39] Với việc phát hành model mới này, quyền bảo hành của máy này không bao gồm việc gia tăng hạn bảo hành với lỗi Hư hỏng ổ cúng tổng quát.[40] Khi quá nhiệt, nút nguồn trên đời máy Xbox 360 mới sẽ hiển thị màu đỏ, khác với đời máy trước một phần ba vòng tròn xung quanh nút nguồn sẽ phát sáng đỏ khi quá nhiệt. Hệ thống sẽ cảnh bảo người dùng về việc máy sẽ ngừng hoạt động cho đến khi hệ thống nguội lại,[41] trong khi đèn flash trên nút nguồn sẽ chớp tắt xanh đỏ báo hiệu cho "Hư hỏng ổ cứng tổng quát".[42]