GTX Titan X baziran je na 16 nm GP102 silikonu, posjedujući 3584 CUDA jezgri raspoređenih na 56 streaming multiprocesora. Sposoban je izvršiti i do 11 teraflopsa. Sadrži i 384-bitno GDDR5X memorijsko sučelje s čak 12 GB memorije. Što se tiče takta, on je stavljen na 1417 MHz, s boostom do 1531 MHz. Takt memorije je na 10 Gbps, dajući do 480 GB/s memorijskog bandwidtha. Portovi uključuju tri DisplayPorta 1.4, te po jedan HDMI 2.0b i DVI-D.
Napaja se putem 6-pinskog i 8-pinskog power konektora, procjenjujući TDP na 250 W. Pošto se radi o jakoj kartici, preporuča se napajanje od 600 W. Sama kompanija još spominje kako se radi o kartici koja je i do 60 posto brža GTX Titan X kartice na Maxwell arhitekturi. Kao i GTX 1080 i 1070 kartica, tako i ova je limitirana na 2-way SLI.
