『新機動戦記ガンダムW』の後の時間帯に放映された作品であり、放送局への納品がテレビアニメのガンダムシリーズで初めてD2マスターで行われた作品、またそれに伴ってステレオ放送が初めてされた作品でもある。

『ガンダムW』は監督の池田成が中途で辞め、急遽『黄金勇者ゴルドラン』を担当していた高松信司がかわりに起用されていた。ただし高松は最後までクレジットされていない。同作の作業にもだいたい目処のついた頃に、次に製作するガンダムの監督のオファーを受けた。高松はビデオソフトに封入されたインタビュー記事やDVD-BOX封入冊子インタビューで、「1995年11月に突然『ガンダムをやれ!』とサンライズから言われた」という趣旨の発言をしている。また、サンライズプロデューサーの富岡秀行も同じDVD-BOX封入冊子インタビューで、当時「高松を推薦した」と述べている。

「好きなようにやっていい」と言われた高松はさまざまなアイディアを検討した末、自分の脳裏から離れなかった「荒野にただ1機、後姿で佇むガンダム」のイメージからインスピレーションを得て、この作品の制作に取りかかった。

制作までの時間がなかったことから、シリーズ構成を担当した川崎ヒロユキが最終的に全話の脚本を手がけた。

前番組『ガンダムW』の成功を踏まえ、本作でも5人（主役側3＋敵側2）の美少（青）年をセールスポイントとして打ち出しているが、前番組のようなキャラクターを前面に出した作風とは趣が異なる。またエンディングと次回予告の映像を同時進行させたこと、その最後に登場する登場人物の言葉をサブタイトルに採っているのも特徴となっている。第1話のサブタイトル「月は出ているか?」は同作品を紹介したさまざまな媒体で引用されている。

デザイン面に関しては、大河原邦男は自著において、本作のメカニックデザインは自身の参加した際には既に形がほぼ決定していたと語っている。

スペースコロニーの独立運動に端を発する、地球連邦軍と宇宙革命軍との間で行われた大戦争、第7次宇宙戦争。泥沼化した戦いは、いくつものスペースコロニーが地球に落着し、人類のほとんどが死滅するという凄惨な結果を招き、勝者なきまま終結した。それから15年が経過したアフターウォー（A.W.）15年。第7次宇宙戦争で孤児となった少年ガロード・ランは、ジャンク屋やモビルスーツ狩りを生業として生きていた。そこに、アルタネイティブ社のライク・アントという男から、バルチャー艦「フリーデン」に誘拐されたティファ・アディールという少女を取り戻してほしいという依頼を受ける。しかし、ティファに一目ぼれしたガロードは、依頼者を見て激しくおびえたティファを連れ、依頼を破棄して逃走。

そしてティファに導かれたガロードは、第7次宇宙戦争で地球連邦軍の決戦兵器として使われた幻のモビルスーツ「ガンダムX」を発見し、アルタネイティブ社のMS部隊に対抗すべく起動させる。その戦いの中で彼は、スペースコロニー落着の原因を作った禁断の戦略兵器「サテライトキャノン」を使用するが、その途端にティファは発作を起こして倒れてしまう。フリーデンの艦長ジャミル・ニートに助けを求めたガロードは、ティファが「ニュータイプ」と呼ばれる人々の一人であり、人の思念を感知したり、未来を予知したりする力を持つこと、ジャミル達はニュータイプがかつてのように戦争の道具に利用されないよう保護する旅をしていることを知る。ガロードはティファを守るためにフリーデンに乗り込み、自分たち以外のニュータイプ抹殺を目論むフロスト兄弟や、人工ニュータイプとして改造を受けたカリス・ノーティラスなどのライバルたちとの戦いを経てたくましく成長していく。一方、地球連邦軍と宇宙革命軍の残存勢力も組織再興に動き始め、ガロード達は、その情勢にも否応なく巻き込まれていくことになるのであった。

そうした渦中でジャミルこそがかつてのガンダムXのパイロットであり、彼自身が過去の戦いから重い十字架を背負っている事を知る。やがては再建した新地球連邦軍や宇宙革命軍とも激突していくガロード達。そして、そこで世界の動乱に巻き込まれる人々や、過去の戦争やニュータイプに束縛される人々の存在を知る。そして、最初のニュータイプであるD.O.M.E.と、それが所在する月面基地を求めて新連邦軍と革命軍の戦端が開かれ、ガロードたちもまたその中に突入していく。この戦いを見たD.O.M.E.は新連邦軍、革命軍の高官たちやガロードたちを招き、ニュータイプは過去の幻想であり、人々はそこから新しい未来を歩むよう説く。そして、ジャミルたちは自らが過去の幻想に縛られていた事を認め、これを乗り越えた。

だが、その裏では世界への復讐を望むフロスト兄弟が戦火の拡大を目論み、新連邦軍・革命軍双方の旗艦を撃墜する。これに立ち向かうガロード一騎打ちを行い、両者相打ちとなって月面基地が崩壊する。それから月日が経ち、かつてのフリーデンの仲間たちは各地に散らばり、新しい生活をスタートしていた。一方、ジャミルは新連邦と宇宙革命軍と和平協議を行った。

• ガロード・ラン（声 - 高木渉）
• ティファ・アディール（声 - かないみか）
• ジャミル・ニート（声 - 堀内賢雄）
• ウィッツ・スー（声 - 中井和哉）
• ロアビィ・ロイ（声 - 山崎たくみ）
• キッド・サルサミル（声 - くまいもとこ）
• サラ・タイレル（声 - かかずゆみ）
• シンゴ・モリ（声 - 中村大樹）
• トニヤ・マーム（声 - 三石琴乃）
• テクス・ファーゼンバーグ（声 - 中博史）
• シャギア・フロスト（声 - 森川智之）
• オルバ・フロスト（声 - 佐々木望）
• エニル・エル（声 - 本多知恵子）
• カリス・ノーティラス（声 - 水谷優子）
• パーラ・シス（声 - 長沢美樹）
• ランスロー・ダーウェル（声 - 竹村拓）

（オープニングクレジットより）

• 企画 - サンライズ
• 原作 - 矢立肇、富野由悠季「機動戦士ガンダム」より
• 監督 - 高松信司
• シリーズ構成 - 川崎ヒロユキ
• キャラクターデザイン - 西村誠芳
• メカニカルデザイン - 大河原邦男、石垣純哉
• 音楽 - 樋口康雄
• 美術監督 - 佐藤勝
• 撮影監督 - 大神洋一
• 音響監督 - 浦上靖夫
• 編集 - 辺見俊夫
• 制作協力 - 電通、創通エージェンシー
• プロデューサー - 梶淳、岩本太郎、木村純一（テレビ朝日）、富岡秀行（サンライズ）
• 制作 - テレビ朝日、サンライズ

第33話以降、オープニング映像の「テレビ朝日」のクレジットは、『機動戦士Vガンダム』以来、長らく局ロゴではなく普通のテロップとなっていたが、本作の末期は（1996年11月から2003年9月まで使われた）系列ネットワークシンボル導入に伴い、局ロゴが使用された。

各話のサブタイトルは、その話でのキャラクターの台詞から採られている。以下では、サブタイトルとなる台詞を口にしたキャラクターも併記する。なお、脚本は全話を川崎ヒロユキが担当したので、ここでは省略する。放送日はABCの放送日を記述する。

「放送終了後に放送」の節内の局、テレビ埼玉、日本BS放送、キッズステーション、ネット配信を除いた出典は1996年6月中旬 - 7月上旬時点のものを使用する。

金曜 17:00 - 17:30

• 東京都、関東広域圏 ANB〔現：EX〕 テレビ朝日 （製作局） - 1996年10月から最終話放送まで土曜 6:00 - 6:30に時間変更。
• 北海道 HTB 北海道テレビ放送 最終話のみ12月28日7時00分に放送。
• 宮城県 KHB 東日本放送
• 石川県 HAB 北陸朝日放送
• 静岡県 SATV 静岡朝日テレビ
• 愛知県、中京広域圏 NBN 名古屋テレビ放送
• 広島県 HOME 広島ホームテレビ
• 愛媛県 EAT 愛媛朝日テレビ
• 福岡県 KBC 九州朝日放送
• 熊本県 KAB 熊本朝日放送
• 大分県 OAB 大分朝日放送
• 沖縄県 QAB 琉球朝日放送 東京と同様、1996年10月から最終話放送まで土曜 6:00 - 6:30に時間変更。

時差ネット

• 福島県 KFB 福島放送 木曜 17:30 - 18:00
• 長野県 abn 長野朝日放送 木曜 17:00 - 17:30
• 大阪府、近畿広域圏 ABC 朝日放送 金曜 16:30 - 17:00

朝日放送はテレビ朝日で土曜17時から放送されていた勇者シリーズを金曜17時から先行放送していたため、当枠は金曜16時半からの先行放送となった。

• 青森県 ABA 青森朝日放送　1997年2月8日から土曜 5:00 - 5:30/4月3日より木曜 17:00 - 17:30
• 岩手県 IAT 岩手朝日テレビ（1996年10月に開局）
• 秋田県 AAB 秋田朝日放送
• 山形県 YTS 山形テレビ
• 新潟県 UX 新潟テレビ21
• 山口県 yab 山口朝日放送
• 鹿児島県 KKB 鹿児島放送

• 富山県 TUT チューリップテレビ（TBS系列） 1996年7月9日から1997年4月1日まで火曜 16:27 - 16:55、同年4月7日から4月21日最終回までは月曜 16:27 - 16:55にて放送。
• 埼玉県 TVS テレビ埼玉(2010年4月より月曜23:30 - 24:00にて放送した)
• 全国 BS11 日本BS放送（平成ガンダムシリーズのセレクション放送枠『ガンダム・Gセレクション』として1話、24話、39話を放送）
• CS放送キッズステーション(2017年6月13日より22:00 - 22:30『サンライズSP』前半枠として)

• バンダイチャンネル（有料会員に限り、全話閲覧可能）
• Amazon Prime Video、DMM動画、GYAO!ストアほか（各話、個別課金）
• YouTube「ガンダムチャンネル」（期間限定配信）

『コミックボンボン』（講談社）にて本編のコミカライズ作品が1996年5月号から1997年2月号まで連載された。漫画はときた洸一。

2018年3月23日発売の『機動新世紀ガンダムX Blu-Rayメモリアルボックス』には、高松信司が監修、川崎ヒロユキがストーリーを担当した『機動新世紀ガンダムX NEXT PROLOGUE「あなたと、一緒なら」』が同梱された。本編最終回から約1年後の、ガロード、ティファ、カリスに焦点を当てている。

ロボットアニメのクロスオーバー作品に本作の機体やキャラクターが登場し、本作の物語も再現されている。

• スーパーロボット大戦α外伝
• スーパーロボット大戦R
• スーパーロボット大戦Z
• 第2次スーパーロボット大戦Z 破界篇/再世篇
• 第3次スーパーロボット大戦Z 天獄篇
• スーパーロボット大戦X-Ω
• Another Century's Episode 3

そのほか『リアルロボッツファイナルアタック』や、『Gジェネレーション』シリーズにも登場している。

• 川崎ヒロユキは「これを見てもらえればどういう気持ちで『ガンダムX』に参加していたかがわかる」と冗談めかした発言で、自身の脚本による『機動戦艦ナデシコ』第17話における本作のパロディを紹介した。その内容は、本作とそれをとりまく状況への批判、そして無自覚に本作と関わる川崎自身への断罪という代物であった。
• 高松に擬せられた登場人物・ムネタケ・サダアキが一方的に責任を取らされそうになり錯乱し、使えない大砲を備えた欠陥試作機Xエステバリス（エステバX）で発進する。機体は欠陥により爆発し、ムネタケは錯乱したまま脱出しようともせず死亡した。一方で川崎本人に擬せられた人物・ウリバタケ・セイヤはフィクションと現実の差を痛感する。
• 『機動戦士ガンダム』総監督の富野由悠季は、本作の画面（メカデザイン）を「とっ散らかった品揃え」と評している。また、別のインタビューでは『ガンダムX』が短命に終わったのは、MSのデザインにしろリリース上の戦略にしろ、スタッフ側が「ガンダムしか知らない」からだ、とコメントした。
• 番組の流れはアバンタイトル（最初にブラックバックに白抜きで「GUNDAM-X」と表示された後に入る）→オープニング→提供クレジット・CM→Aパート→CM→Bパート→エンディング→提供クレジット・エンドカードの順だった。上記の通り次回予告はエンディングに内包されており、ブラックバックに白抜きで「PREVIEW NEXT EPISODE」と表示された後に次回放送分の映像がナレーションと共に流れ、曲の最後でサブタイトルとなった台詞を言うシーンが流れた後、次回のサブタイトルが出るというものであった。

高松に擬せられた登場人物・ムネタケ・サダアキが一方的に責任を取らされそうになり錯乱し、使えない大砲を備えた欠陥試作機Xエステバリス（エステバX）で発進する。機体は欠陥により爆発し、ムネタケは錯乱したまま脱出しようともせず死亡した。一方で川崎本人に擬せられた人物・ウリバタケ・セイヤはフィクションと現実の差を痛感する。

• 猪俣謙次『ガンダム神話Zeta ガンダム新世代の鼓動』ダイヤモンド社、1997年。ISBN 4-478-95021-0。 
• 『機動新世紀ガンダムX』メディアワークス〈Dセレクション TVアニメ完全ビジュアルブック〉、1996年。ISBN 4-07-304846-5。 
• 『機動新世紀ガンダムX モビルスーツコレクション』勁文社〈ケイブンシャの大百科別冊〉、1997年。ISBN 4766926390。 
• 『データコレクション 機動新世紀ガンダムX』メディアワークス、2000年。ISBN 4840215103。 
• 『機動新世紀ガンダムX 公式MSカタログ』講談社〈コミックボンボンスペシャル〉、1997年。ISBN 4-06-103311-5。