HTC ONE XT采用了一顆英偉達出品的Tegra 3處理器，四核心最高頻率1.4GHz，單核最高1.5GHz，CPU性能最高可達Tegra 2的5倍，并且同時實現了更低的功耗。

名為“四核”的Tegra 3實際上內部包含了5個CPU核心，其中一個被稱為“Companion CPU core”協核心，5個CPU核心在內部結構上完全一致，均為Cortex-A9架構。協核心則為低功耗制程(LP)打造，漏電流更低，為低頻率運行優化，最高頻率僅500MHz。 用來在待機時候保證手機的正常通話功能。

從Quadrant Advanced 4700多分，超級兔子跑分過萬的情況來看，HTC ONE XT的得分都毫無置疑的位列第一。Vellamo移動網絡的基準測試，是用來評估Android設備上的瀏覽器性能，HTC ONE XT依舊處于領先地位。對于一款TD-SCDMA制式的旗艦手機而言，這樣的性能在目前而言是穩坐頭把交椅的。