Quelques jours avant l'E3 2019, des rumeurs insistantes indiquaient que Microsoft allait annoncer la sortie d'une nouvelle console, succédant à la Xbox One X. Le nom de Scarlett avait déjà volontairement fuité la veille de l'annonce, le 8 juin 2019. Selon GameSpot, le projet connu sous le nom de code « Anaconda » pourrait correspondre aux modèles de déclinaison de la Xbox One pour la prochaine génération de console, la S et la X.

L'équipe qui a conçu la Xbox One X est elle-même responsable du développement de la Xbox Series X. Tous les accessoires de la gamme Xbox commercialisés pour la génération précédente (Xbox One) sont également compatibles avec la Scarlett, excepté Kinect. La console comporte un lecteur de disque optique.

Le nom et le design finaux de la console sont dévoilés par Phil Spencer le 12 décembre 2019 lors de la cérémonie annuelle des Game Awards. La sortie est annoncée pour les fêtes de fin d'année 2020. Le jeu Halo Infinite est annoncé pour accompagner la sortie de la console avant d'être reporté à 2021. Microsoft affirme la rétrocompatibilité avec certains catalogues de jeux de certaines précédentes consoles de la gamme Xbox. Les accessoires de jeux pour Xbox One pourront également être rétrocompatibles.

En août 2020, Microsoft annonce la sortie de la Xbox Series X pour novembre 2020. Le 9 septembre 2020, Microsoft annonce officiellement la Xbox Series S (connue sous le nom de code Project Lockhart) avec la même date de lancement que la Series X.

En juin 2023, Microsoft dit avoir été à l'écoute de sa communauté et annonce la Xbox Series S Carbon Black avec stockage de 1 To à 349,99 €. Cette console est sortie le 1er septembre 2023.

Xbox Series X :

• Microprocesseur : 8 Cœurs cadencés à 3,8 GHz (3,6 GHz avec technologie SMT), architecture Zen 2.
• Processeur graphique : 52 CUs à 1,825 GHz, microarchitecture RDNA (en) 2 personnalisée.
• Indice de performance : 12 TFLOPS.
• Taille du die : 360,45 mm².
• Finesse de gravure : 7 nm.
• Mémoire vive : 16 Go GDDR6 sur bus 320 bits.
• Bande passante de la mémoire : 10 Go à 560 Go/s ; 6 Go à 336 Go/s.
• Stockage interne : SSD NVMe PCIE 4.0 d'une capacité de 1 To dont 802 Go libres.
• Opérations d’entrée / sortie : 2,4 Go/s (brut) ou 4,8 Go/s (compressé).
• Stockage supplémentaire : Carte d'extension officielle 512 Go, 1 To ou 2 To.
• Stockage externe : Disques durs externes via USB 3.0.
• Lecteur optique : Lecteur Blu-ray Ultra HD.

La Xbox Series X propose une résolution 4K avec une fréquence d'affichage maximale de 120 images par seconde. La mémoire de la Xbox Series X n'est pas utilisée entièrement dans les jeux. Sur les 16 Go au total, les jeux disposent de 13,5 Go — 10 Go de mémoire optimale du GPU et 3,5 Go de mémoire standard, tandis que les 2,5 Go restants sont réservés au système d'exploitation. Les autres fonctionnalités clés de la Xbox Series X comportent un nuanceur à taux variable (Variable Rate Shading), qui permet aux développeurs de choisir la quantité de GPU utilisée pour des effets spécifiques, pour obtenir des fréquences d'images stables à haute résolution sans trop de sacrifices sur la qualité de l'image. Il est également promis le ray tracing géré au niveau matériel, qui devrait permettre un éclairage dans les jeux plus réaliste et naturel. La Xbox Series X inclut la prise en charge du taux de rafraîchissement variable, ce qui signifie que la console peut modifier le taux de rafraîchissement à la volée en fonction du type de téléviseur ou de moniteur connecté (cela signifie que la prise en charge des moniteurs G-Sync et FreeSync peut être possible). Avec des fonctionnalités telles que le mode de faible latence automatique et l'entrée de latence dynamique, la Series X offre des entrées plus réactives que les consoles Xbox précédentes (input lag moins élevé), ce qui est essentiel pour les jeux compétitifs. Étant donné que la console est dotée d'un SSD, les jeux se chargent plus rapidement et les déplacements rapides dans le jeu sont plus courts. La console comprend également un résumé rapide (Quick Resume), qui permet de suspendre plusieurs sessions de jeu et de les reprendre au même endroit. Ainsi, par exemple, il est possible d'être simultanément au milieu de session des jeux Halo, Gears of War et Forza, et de ne pas avoir à fermer les jeux pour changer de session.

Xbox Series S :

• Microprocesseur : 8 Cœurs cadencés à 3,6 GHz (3,4 GHz avec technologie SMT), CPU Custom Zen 2.
• Processeur graphique : 20 CUs à 1,565 GHz, microarchitecture RDNA (en) 2 personnalisée.
• Indice de performance : 4 TFLOPS.
• Taille du die : 197,05 mm².
• Finesse de gravure : 7 nm.
• Mémoire vive : 10 Go GDDR6.
• Bande passante de la mémoire : 8 Go à 224 Go/s, 2 Go à 56 Go/s.
• Stockage interne : 512 Go SSD NVMe, dont 364 Go libres.
• Opérations d’entrée / sortie : 2,4 Go/s (brut), 4,8 Go/s (compressé).
• Stockage supplémentaire : Carte d'extension officielle de 1 To fabriquée par Seagate.
• Stockage externe : Disques durs externes via USB 3.0.
• Aucun lecteur optique (jeux en dématérialisé uniquement).

Bien que la Xbox Series S partage le processeur de la Xbox Series X, celui-ci a néanmoins une fréquence légèrement plus basse (maximum de 3,6 GHz contre 3,8 GHz sur Series X). L'architecture du processeur graphique est également la même ; cependant ce dernier contient moins d'unités de calcul et fonctionne à une fréquence plus basse. Les performances d'entrées/sorties sont également similaires. Toute cette proximité permet aux développeurs de fournir plus facilement des performances semblables mais avec une résolution inférieure en 1440p. Sur le papier, la Xbox Series S atteint environ quatre fois la puissance de traitement d'une console Xbox One et prend en charge un framerate montant jusqu'à 120 images par seconde. La Xbox Series S comprend 512 Go de stockage SSD personnalisé dont 364 Go libres et fonctionne comme sa consœur avec l'architecture Xbox Velocity.