第一眼看上去Nexus 5X十分内敛，不过它身怀各种前沿科技。除了先进的Snapdragon处理器，对所有最新无线通讯标准的支持，如最高达866Mbit/s的Wi-Fi AC标准，蓝牙4.2和NFC。它也支持很多不同的移动网络标准。集成的指纹识别器工作可靠，而GPS模组也非常准确，几乎没有延迟。它的屏幕也为它带来了不少加分，它的亮度不错，对比度和色彩准确度都非常优秀。
这台智能手机的主相机可以在明亮的环境下拍摄锐利的相片，由于有激光辅助对焦也非常迅速。明亮的双LED闪光灯通常无法防止图像在昏暗环境下的质量下降。不过，如果没有闪光灯或拍摄对象距离过远的话噪点将会显著增加，照片的细节也会受到损失。可选的UHD视频拍摄功能也非常好，不过紧张的存储空间将会很快成为最大的问题。Nexus 5X的用户将无法得到超过32 GB的空间；基本配置的版本仅采用了16 GB的闪存。