Guilty Gear X представляет собой двухмерный файтинг, в котором игроку предоставляется возможность выбрать одного из четырнадцати персонажей и побороться на арене с противником, которые сильно различаются и внешним видом, и стилем боя. По сравнению с оригинальной Guilty Gear, в этой версии игры был существенно улучшен баланс и графическое оформление, добавлено несколько новых персонажей и игровых режимов, а также внесены серьёзные изменения в боевую систему.
Guilty Gear X позволяет выбрать один из пяти режимов. Помимо присутствовавших в оригинальной Guilty Gear режимов Versus Mode (против человека), Arcade Mode (режим аркады) и Training Mode (режим тренировки), в игру были добавлены ещё два: Survival Mode (режим выживания) и Medal Mode (режим медалей). В Survival Mode игроку требуется победить как можно больше соперников, причём его шкала здоровья не восстанавливается между раундами, а сложность прохождения противников возрастает. Режим Medal Mode можно включить в опциях игры, после чего из оппонентов при каждом ударе начнут вываливаться медальки разного размера. Собирание этих медалек — единственный способ набрать очки в течение раунда.
Главными героями по-прежнему являются магически трансформированные живые существа — Механизмы (Gears), способные действовать, только получая приказы от Механизма командного типа (command-type Gear), которым являлась Джастис (Justice).
В Guilty Gear X имеется 16 персонажей-бойцов, 14 из которых доступны для выбора с самого начала игры. Выбрать другого персонажа можно только по окончании боя, который проходит на абсолютно ровной арене, не имеющей ни наземных, ни воздушных препятствий. Персонажи способны передвигаться только по ширине арены и только в определённых пределах. Отступать в глубину они не могут.