本作では、一度クリアしたステージなら何度でもプレイでき、クリアしていないステージでもエスケープできるなど、過去作と比べて異例である。また、ステージで死亡した際に再開できる回数は予め決まっており（チップ開発で増減、難易度でも変化）、シリーズでは珍しく、残数を増やすアイテムが存在しない。前作と同じくボス戦前に会話が入るが、スキップ可能。
ストーリー.
レプリロイドのたび重なる騒乱により荒廃に歯止めがきかない地球を見限った人類は、生存の途を“宇宙”へと求めた。その計画は、軌道エレベータ・ヤコブの完成により本格的に始動。開拓・建設のために多くのレプリロイドが、衛星ムーンへと送られていった。
本計画のために新たに誕生した“新世代型レプリロイド”は、DNAを利用することによって誰にでも変身できるという脅威の性能を備えていた。それは、あの滅んだはずの“シグマ”のDNAも例外ではなかった。
そして、計画が段々と進む中、またしても勃発するイレギュラー群の反乱。エックスは事態の究明のため、ゼロやアクセルと共に宇宙へと向かう。
登場キャラクター.
声優表記は「日本語版 / 英語版」。
メインキャラクター.
ボスキャラクター.
各ステージの最奥に潜む新世代型レプリロイド達。本来持つ自身の戦闘能力だけで挑んでくる。
メインボス.
インターミッション.
エックスの能力.
特殊武器.
アーマー.
今作は、全アーマーの基礎となるニュートラルアーマーの各部位に、アーマーパーツを装備させることでエックスを強化する。各部位のパーツは組み替えることが可能で、一定のカスタマイズができる。また、登場するアーマーの効果は、各部位を特定のパーツで統一することで機能する。ただし、アルティメットアーマーは一つのものとして完成しているため、組み替えることはできない。
ニュートラルアーマー.
最初にカプセルを訪れた際に受け取る灰色を基調としたアーマー。このアーマーをベースに各パーツ・アーマーを装備することでパワーアップが可能。無装備の状態では、エックスを強化する効果はない。
イカロスアーマー.
赤色を基調とするアーマー。戦闘力を重視した能力を多く備えている。パーツ統一によるアーマー装備時、エネルギーの放出によって画面内の敵を一掃するギガクラッシュが使用可能になる。
ヘルメスアーマー.