Xbox One在2013年5月21日的微軟記者活動上正式公開發表[15]，預定於2013年年底前上市（但預計在亞洲要2014年才上市）[16]。微軟於2013年9月4日宣布將於2013年11月22日同步在澳大利亞、奧地利、巴西、加拿大、法國、德國、愛爾蘭、義大利、墨西哥、紐西蘭、西班牙、英國與美國等13個國家首發，另外微軟互動娛樂事業行銷策略副總裁尤瑟夫·麥赫迪（Yusuf Mehdi）同時確認Xbox One CPU的運作頻率將從原定的1.6GHz提升至1.75GHz，GPU的運作頻率將從原定的800MHz提升至853MHz[17]。
Xbox One在亚洲的发售比欧美地区晚将近10个月的时间。而Xbox One在中国大陆的发售工作因“再需一定的时间调整”而从2014年9月23日延期至9月29日发售[18][4]。Xbox One是中国大陆多年的游戏机禁令解禁后正式投放市场的第一款游戏机。
微软在2016年的E3游戏展上公布Xbox One的更新版本“Xbox One S”以及作为性能升级版的代号“天蝎座”主机。Xbox One S在2016年8月起陆续在全球范围内上市，而“天蝎座”命名為“Xbox One X”于2017年11月上市。两者相对于原版Xbox One主机在性能上都有提升，其中Xbox One X的目标性能更是宣称能达到6 TFLOPS的处理能力，是有史以来性能最强的家用主机。
Xbox One能搭配新一代Kinect體感控制器運作。新一代Kinect能夠快而準地判斷玩家的動作，並能夠偵測肌肉活動，全因其視訊攝影規格獲提升至1080pGDR。
控制器
Xbox One控制器以Xbox 360控制器為基礎改良，內縮原本在背後凸起的電池盒，縮小 A / B / X / Y 按鈕間距，改良類比搖桿的帽頭設計，改進的十字鍵比原來的更為精準，而最大的改革在於微軟重新設計Xbox One手把兩側的握把線條，強化手把握感的穩定度以及舒適性。其他像是 RT/LT 加寬了按鈕線條，反應面積面大連帶減少按鈕時的力道輸出。最後微軟在新的Xbox One控制器上加入一個新的功能，在加寬的RT/LT裡面各內置一個馬達，在遊戲運用到RT/LT時根據遊戲操作的不同能提供不同程度的力反饋，就像是握把內的馬達。微軟對於Xbox One控制器的改良，算是融合前一世代主機控制器的概念，也算是Xbox One主機硬體設計裡面最亮眼的地方。
軟體與服務
多媒體互動
Xbox One能夠讓玩家獲得多項網絡與娛樂媒體內容，其中包括電影、電視直播和音樂。
語音控制
Xbox One能夠讓玩家利用語音控制，且提供電視節目整合服務。電視節目整合服務能夠讓玩家在沒有切換電視輸入訊號的情況下，直接語音控制Xbox One觀看電視。另外，Xbox One還支援Skype線上語音交談功能。
Xbox One S取消了外置电源變壓器改用内置电源，尺寸缩小了40%并可以竖放，支持Ultra HD藍光视频输出和HDR模式，GPU主频提升了约7%，為第一款支援Ultra HD藍光的遊戲機。
2019年4月17日，微軟在inside Xbox直播節目中宣布將推出無光碟、全數位版Xbox One S主機[22]，並於同年5月8日正式發行。
2020年7月16日，微软确认Xbox One S数字版将停产，后续仅生产Xbox One S的普通版本[23]。
Xbox One X
Xbox One X展示品
Xbox One X 開發代號“天蝎座计划”(Project Scorpio)，最早在2016年6月14日的E3发布会上宣布。此主机拥有6TFLOPs的单精度浮点性能，浮点性能将是Xbox One的4.6倍，索尼PS4的3.26倍，该主机在2017年11月7日上市。Digital Foundry 受邀參加xbox技術預覽後釋出更為詳細的主機規格：2.3GHz訂製8核心CPU、GPU為訂製的AMD Polaris核心，內含40個計算單元(compute units)，時脈為1172Mhz。記憶體為12GB GDDR5，記憶體頻寬326GB/s，其中3GB做為系統保留，遊戲可用記憶體為9GB[24]。Xbox One X為了最佳化Direct3D 12還另外增加了指令處理器(Command Processor)專門處理一些較高頻率的API呼叫，例如繪圖呼叫指令(Draw calls)，如此得以大幅降低繪圖時CPU的使用率[25]。主机散热方面采用了液體冷卻均熱板散熱技術[26]。
此條目介紹的是微软Xbox系列的第三代家用游戏机。关于Xbox系列的第一代家用游戏机，请见「Xbox (遊戲機)」。
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