小鹏X9的外观设计独具匠心，摒弃了传统的“方盒子”造型，展现出极具未来感的星舰外形。车头部分采用了小鹏X-Robot家族式前脸，封闭式设计搭配贯穿式LED大灯，激光雷达则巧妙地隐藏在前包围两侧。下方无边界风格的前包围，被称为能量晶石的装饰，使车头看起来高端且独特。
侧身设计上，小鹏X9的车身采用了型面雕塑设计，线条凌厉且前卫。悬浮式车顶设计让车辆从后方看起来仿佛太空舱一般。值得一提的是，小鹏X9还采用了全球首款纯平侧窗设计，侧窗整体外表面全平，有效降低风阻，风阻系数仅为0.227Cd。车身尺寸方面，长宽高分别为5293/1988/1785mm，轴距为3160mm。
尾部设计上，小鹏X9采用了流行的贯穿式尾灯，官方称之为“星轨一体式尾灯”。可点亮的“XPENG”标识嵌入尾灯中央，夜晚点亮后极具辨识度。牌照部分的倒梯形内嵌式设计和亮黑色后包围，为车辆增添了丰富的视觉层次感。
内饰设计上，小鹏X9的座舱简约舒展，去除了实体按键，仅在方向盘设置了多功能按键。17.3英寸的中控屏支持分配显示，导航可以固定在左侧三分之一的位置，快捷功能按键也支持自定义。小鹏X9还配备了XOS天玑智能座舱系统，智能座舱芯片采用了高通骁龙SA8295P，AI算力达到30TOPS。21.4英寸的家庭娱乐生态屏支持无极电动角度调节，任何座位都能享受到最佳观影体验。此外，小鹏X9还配备了6,000+微孔的环绕式静感柔风中央空调，避免冷风直吹，提供舒适的车内环境。
在智能驾驶方面，小鹏X9搭载了XNGP高阶智能辅助驾驶系统，配备双英伟达Orin-X芯片，最大算力508TOPS。同时，车辆还配备了30个智能驾驶感知元件，为驾驶者提供更安全、便捷的驾驶体验。
空间方面，小鹏X9采用了“2+2+3”三排7座布局，车内面积达到7.7㎡。第二排为独立座椅设计，配备了腿托和独立扶手，中央通道宽度达到180mm，进出高度达到1315mm，方便乘员进出第三排。第三排座椅可以完全放倒折叠，后备箱最大可扩展为2554L，方便用户放置大件物品。
动力上，小鹏X9搭载了全域800V高压SiC碳化硅平台，提供单电机和双电机两个版本。四驱版车型综合扭矩达到640牛·米，0-100km/h加速时间仅为5.7秒，最高车速可达200km/h。为解决用户的续航焦虑，小鹏X9提供了84.5千瓦时磷酸铁锂电池组和101.5千瓦时三元锂电池组可选，纯电续航里程分别为610公里、640公里、702km，百公里综合工况电耗仅为16.2kWh，充电10min续航最多可增加300km。