ユニウス条約締結後、ザフトが開発した次世代試作MS群「セカンドステージシリーズ」の1機。型式番号の「X」は実験機であること、「2」は航空機系統、「4」は開発ナンバー、「S」は「Second Stage（セカンドステージ）」を示す。宇宙空間における機動戦闘に重点が置かれており、機体は他のセカンドステージシリーズ同様、フリーダムガンダムやジャスティスガンダムといったファーストステージシリーズの基本性能を受け継ぐ。

装甲にはヴァリアブルフェイズシフト装甲（VPS装甲）を採用。バッテリーにはパワーエクステンダーを導入し、さらにはデュートリオンビーム送電システムにより、戦闘継続時間の延長が可能である。

他のセカンドステージシリーズ同様、イージスガンダムの影響を受けており、高速移動形態（MA形態）への可変機構を有する。カオスガンダムのそれは宇宙空間での運用を想定しており、MS形態より高い旋廻性能を有するとともに機動性が向上する特性を持つ。大気圏内での飛行・空中戦も可能であり、強力な推進力を活かした機動力を持つ。

さらに、背部には「機動兵装ポッド」を有し、これによるオールレンジ攻撃はMS・MA両形態で使用可能であり、攻撃方法の選択肢が広い。

MS形態ではビームライフルやビームサーベル、対ビームシールドといったオーソドックスな装備も揃えており、汎用性を持つ。MA形態でも腕部を使用できるため、MA形態でもこれらの使用に特段の制限はない。

混沌とした戦場を駆ける機体として、「カオス」という名称を冠された。

ミネルバに配備される直前、地球連合軍第81独立機動軍「ファントムペイン」により、アビスやガイアと共に軍事工廠アーモリーワンの第6番格納庫から強奪された。以後は奪取時のパイロットであるスティング・オークレーの搭乗機として、小惑星帯やユニウスセブン落下直前の地球軌道上や地上降下後の各地において、ミネルバ隊と激戦を繰り広げた。

上記のほか、小惑星帯での戦闘ではショーンの搭乗するゲイツRを撃破している。

インド洋やダータネルス海峡での戦闘において、アスラン・ザラが搭乗するセイバーと交戦する。クレタ島沖海戦でも再びセイバーと交戦するが、戦闘に介入してきたフリーダムに両腕と機動兵装ポッドを切断され、墜落した。その後、連合軍のベルリン侵攻の際に再びフリーダムと交戦するものの、アークエンジェルと合流した元オーブ軍黒海派遣艦隊所属のイケヤ、ゴウ、ニシザワが搭乗するムラサメ3機の連携攻撃を受けて被弾し、機体のバランスを失って落下するところをビームサーベルで胴体を両断され、撃墜された（パイロットのスティングは生還している）。

『機動戦士ガンダムSEED DESTINY ASTRAY』では、アーモリーワンでの運用テスト期にコートニー・ヒエロニムスがテストパイロットを務めたことが描かれている。