W X5 zastosowano dwurdzeniowy procesor 600 MHz, który zapewnia wystarczającą ilość mocy, aby płynnie odtwarzać 6 najpopularniejszych formatów bezstratnych: DSD, APE, FLAC, ALAC, WMA i WAV. Podobnie jak starszy X3, także X5 może działać jako DAC na USB 24-bit/192 kHz z asynchronicznym transferem danych.

FiiO X5 posiada też dwa sloty na karty microSD, dzięki czemu może zaoferować nawet 256GB pamięci (2x 128 GB). Przyszłe aktualizacje oprogramowania zapewnią też kompatybilność z kartami o pojemności 512 GB czy 1 TB.

X5 korzysta z cenionego przetwornika DAC Burr-Brown PCM1792 cechującym się THD poniżej 0,000015%. W stosunku do X3 poprawiono też wyświetlacz - teraz to 2,4-calowy ekran IPS z całkowicie przeprojektowanym interfejsem.