AIM-9X采用了先进的自动驾驶仪飞行控制系统，具备出色的机动控制能力。其弹身细长，长度达3米，直径为0.127米，重量为85公斤。导弹仅有4个很小的矩形尾翼，这使得其空气阻力几乎减少了一半，马赫数超过3，速度更快。AIM-9X的导引头也进行了升级，采用了新一代红外线导引头，具备在晴朗天气下更高的目标识别能力。它能够区分人工热源与自然热源，进一步提高了导弹的识别精度。此外，AIM-9X还具有抗干扰能力，使其在飞行过程中能够更好地避开敌方干扰。