Усовершенствованный плеер FiiO X5 2nd gen стал на 12 % меньше и на 15 % легче предыдущей версии, что является немаловажным фактором для портативного (карманного) устройства. Плеер сохранил фирменные кнопки управления громкостью и включением, расположенные практически вровень с боковой панелью, но при этом исключительно удобные и приятные в использовании. Туда же переместился и индикатор включения, что облегчило считывание информации с дисплея. IPS-экран FiiO X5 2nd gen имеет диагональ 2,4 дюйма, разрешение 400 х 360 пикселей, и обладает достаточной яркостью для уверенного считывания информации даже при значительном уровне внешней освещенности. Чёрный алюминиевый корпус аппарата солидно выглядит , а также хорошо противостоит механическим повреждениям.

В проигрывателе применена оригинальная схема управления величиной питающего напряжения – оно может быть установлено на значении +/-7 В для получения наилучшего качества звучания, или на +/- 5 В для наибольшей экономичности использования энергии аккумулятора. Плеер можно использовать и как USB-ЦАП при подключении к ПК. Цифровая схема FiiO X5 2nd gen также была полностью обновлена, и она построена на базе чипов JZ4760B/SA2000/PCM1792A/PGA2311A, что позволило обеспечить прямую декодировку потоков DSD64/128, а также воспроизведение SACD ISO. Разумеется, поддерживаются и другие Lossless файлы в распространенных форматах, параметры которых могут составлять до 24 бит / 192 кГц. Для регулировки громкости в плеере используется прецизионная микросхема PGA2311, обеспечивающая 120 значений уровня сигнала и одинаково корректно работающая как при воспроизведении PCM, так и с DSD-потоков. В ЦАП-е используются раздельные кварцевые генераторы для двух кратных сеток частот 44 и 48 кГц.

В паре с цифро-аналоговым преобразователем в плеере работают новые операционные усилители OPA1652, обеспечивающие широкий динамический диапазон звука и очень низкие искажения. Выходной каскад для подключения наушников построен на буферных микросхемах BUF634U, которые обеспечивают ток до 250 мА. Кроме выхода на наушники, X5 2nd gen имеет линейный и цифровой коаксиальный выходы.

Плеер FiiO X5 2nd gen совместим с управлением по стандарту CTIA, используемым в пультах управления многих стереогарнитур. Для настройки характера звучания предусмотрен 10-полосный эквалайзер, а для хранения музыкальных композиций можно использовать две microSD карты общим объемом до 256 Гб.