かつてウルトラ・フレアから地球を身を挺して守った際に電磁波を浴びて肉体を失い、デジタル状の粒子（データ生命体）と化したウルトラマン。大空大地の持つ固有の周波数に引き寄せられる形で彼の命を救い、共に戦うことになる。「ウルトラマンエックス」という名前は、人類にとって「未知の超人」であることから大地によって名付けられたものである。普段はエクスデバイザーに自らのデータを宿し、大地が自身のスパークドールズをリードすることで一体化（「ユナイト」と呼称）し、一時的に実体化する。X字型のカラータイマーは、必殺技発動時やモンスアーマー装着時に黄色く発光する。また、星間を超高速移動する際には全身を赤い球体に変化させる。

ユナイト中も意思は大地と独立しており、彼に戦闘の助言を送ることがある一方、モンスアーマーの装着に戸惑ったり、平時でもエクスデバイザーを介して余計なことを口走って大地に注意されたりするなどのコミカルな一面や、第5話でウルトラマンゼロの写真を撮ろうとしたルイに邪魔者扱いされて憤慨したり、第16話で戦闘終了後にXioを取材していたスタッフからのインタビューへの回答に「無愛想な宇宙人と思われたくない」と悩んだ末、ジェスチャーを駆使して律儀にノーコメントの意を示してから飛び去ったりするなど、内省的な大地とは対照的に天然で人間味溢れる一面も見せる。

ウルトラマンゼロやウルトラマンマックスのことは知らずに初対面しており、ゼロには戸惑いながらもタメ口で、マックスには敬語で接している。また、劇場版ではウルトラマンティガのことを「過去に地球を訪れた仲間かもしれない」と分析している。

劇場版では本来の肉体を取り戻したが、それができたのは「大地たちの希望の光のおかげ」と語っている。

エックスの必殺光線。両腕を左側へいったん振りかぶって[注釈 6]から胸の前でX字にクロスさせ、大地とエックスが技名を叫んで発射する。この光線を受けた怪獣の生物情報は強制データ化し、スパークドールズへ収縮されるが、猛烈なエネルギーが発生するため、大爆発を伴う。なお、大地とのユナイトが最高潮に達した際に初めて発射可能となるため、他必殺技のように即座に用いることはできない。