ATI Radeon X1800 XT
La GPU di punta della serie X1000 era R520. Realizzata a 90 nanometri, supportava lo Shader Model 3.0. Le fondamenta del chip poggiavano su quello che ATI definiva Ultra-Threading Dispatch, una soluzione che suddivideva i dati shader in 512 thread paralleli che veniva poi eseguiti da un "quad pixel shader core". Come suggerisce il nome, ogni "quad" era realizzato basato su quattro pixel pipeline.
La Radeon X1800 XT, il modello di punta, aveva quattro quad (16 pixel pipeline), 8 vertex shader, 16 TMU e 16 ROPs. Il core aveva un'interfaccia di memoria che consisteva di due bus a 128 bit che operavano in un anello (ring). I dati passavano dentro e fuori dal ring bus in quattro punti differenti. Questo aumentava la latenza della memoria, ma riduceva la congestione della memoria grazie al modo in cui il dispatch gestiva i carichi di lavoro. La Radeon X1800 XT aveva 256/512 MB di memoria GDDR3. Con una frequenza di 625 MHz, la Radeon X1800 XT era altamente competitiva nei confronti della GeForce 7800 GTX.
ATI Radeon X1900 XTX
L'anno seguente ATI arrivò sul mercato con una nuova GPU, R580, a bordo della Radeon X1900 XTX. La differenza tra la Radeon X1800 XT e la Radeon X1900 XTX era che la Radeon X1900 XTX aveva pixel pipeline (48) e quad (12) tre volte maggiori. Il resto delle risorse della GPU non venne toccato. La scheda offriva prestazioni contrastanti: la X1900 XTX in alcuni casi era quasi tre volte più veloce della X1800 XT. In altri, invece, le schede erano molto vicine.
ATI Radeon X1950 XTX
La Radeon X1950 XTX non cambiava dal punto di vista dell'architettura, ma raggiungeva frequenze maggiori. Inoltre, ATI adottò la memoria GDDR4. Questa combinazione si tradusse in prestazioni più alte.