El procesador de la Xbox 360 supera con creces el de su predecesora, Xbox. La CPU, llamada por Microsoft Xenon y por IBM Waternoose es un PowerPC de Triple-Core. La CPU destaca por su altísimo rendimiento teórico (115.2 Gflops) y se la supone capaz de procesar hasta 9600 millones de productos por segundo. Cada núcleo posee multithreading y su reloj funciona a 3.2Ghz.

En la memoria ROM del procesador se encuentran las claves privadas de Microsoft, usadas para desencriptar los datos de cada juego.