雖然雙核時代，HTC幾乎都采用的是高通處理器，但作為HTC 旗下首款配備四核處理器的機型，HTC One X使用了NVIDIA Tegra3四核處理器，主頻高達1.5GHz。
根據官方透露的信息，該處理器的特色是采用了NVIDIA專利技術的可變對稱式多核處理器（vSMP），主要特色在于擁有四個主核心和一個協處理器。其中協處理器主要負責待機、睡眠、后臺郵件，系統通知等基本的工作，而當系統負荷超出它的承受范圍時，四個主核心會依次介入，承擔諸如游戲，圖片渲染，視頻剪輯等更多的任務。
NVDIA Tegra 3處理器的4+1核心設計
此外，該處理器的其整體性能五倍于當前的Tegra 2平臺，并且還增加了對ARM MPE媒體處理引擎和NEON媒體與信號處理技術的支持，不僅在視頻兼容度上有極大的改進，而且還提升了1080p全高清的視頻解碼能力。
但是，相對于其他新四核CPU來說，Tegra 3處理器由于仍然采用40nm架構的制程（維持與大部分雙核CPU相近的工藝水平），在性能方面估計是比較中庸的，但是因為其他四核還沒有出來，我們還是持保留的態度。
HTC One X多項性能測試分數除了1.5GHz四核處理器，One X還配備了1GB的RAM，內置32GB的ROM。由于在第三方程序中需要使用虛擬的菜單鍵，所以占用了部分屏幕，使得有效顯示面積有所縮小，為720x1184像素，這與Galaxy Nexus情況相同。下面我們就來看看這款手機在各種主要性能測試軟件中的表現吧。更新：加入Vellamo、Smartbench2011、NenaMark1&2測試結果。
從上面簡單的測試中，我們可以看出HTC One X在性能方面相對于目前主流的雙核手機還是要領先不少的。而在3D性能測試中，由于One X的分辨率較高，所以分數不是排行榜首位，但根據分析推測，它的3D性能應該算是在售手機中最強的了。不過該機僅支持最多2點的多點觸控，在部分游戲或軟件中可能對操作體驗有一定影響。
發熱量的問題以經驗來說，越是高頻和多核的CPU，都伴隨著功耗大、發熱量高的問題。但是Tegra 3本身具有一個獨立的內核來控制其他四核來協作運作的，所以可以在一定程度上降低了系統滿載運行的概率。因此，發熱量問題并不嚴重。通過我們測試，在常亮屏幕，跑跑分，機器也算是處于高使用率的情況下，最高溫度在35攝氏度左右，不算很燙（室溫約20攝氏度）。
機身正面最高和最低溫度
機身背面最高于最低溫度
從上面的圖也可以看到，HTC One X的發熱點集中在屏幕中間、以及背面攝像頭的兩側，這個地方也就是CPU和RAM的位置了。
