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Juego
Durante una excavación arqueológica, el Dr. Cain desenterró el laboratorio del famoso diseñador de robots, el Dr. Thomas Light. Aunque la mayor parte del laboratorio estaba destruido, las notas del Dr. Light y una cápsula habían permanecido intactas. En la cápsula se encontraba X, un robot de última generación. El Dr. Cain lo activó y se quedó muy sorprendido al comprobar que el robot tenía la capacidad de pensar y tomar sus propias decisiones. ¡X era mucho más que un conjunto de cables y piezas metálicas!
Basándose en las notas del Dr. Light, el Dr. Cain empezó a fabricar una nueva generación de robots llamados reploides. Estos avanzados androides se integraron en todos los niveles de la sociedad y pasaron a formar parte de la vida cotidiana de los humanos.

Pero un día los reploides empezaron a rebelarse y a atacar a los humanos sin que el Dr. Cain pudiera encontrar la razón de este comportamiento. El poderoso reploide Sigma fue elegido para liderar una unidad, cuya misión era detener a los rebeldes. Sin embargo, pronto cambió de bando y declaró que los humanos eran criaturas inferiores y que debían ser erradicados.

Sigma y su grupo de rebeldes han tomado la ciudad. Los últimos reploides leales a los humanos, liderados por los robots X y Zero, se disponen a enfrentarse a Sigma y salvar a la humanidad.

Pantalla de estado
Para ver la pantalla de estado pulsa . En esta pantalla aparecen todas las armas especiales disponibles y sus niveles de energía. También puedes ver el indicador de energía vital de X, el nivel de energía de los tanques auxiliares que posees y consultar el número de vidas disponibles. Utiliza para seleccionar un arma y pulsa para equipar a X con esa arma.

X dispone también de una unidad de escape que solo se activará si ya has superado la fase. La unidad de escape permite a X explorar algunas fases con más profundidad sin tener que llegar al final.
Indicador de energía vital
X funciona mediante un tanque de energía de microfusión. Su nivel de energía vital se mide mediante un indicador situado en la parte superior izquierda de la pantalla. Cada vez que reciba daño, el nivel del indicador disminuirá, aunque se puede restablecer recogiendo las cápsulas de energía que aparecen tras eliminar enemigos.

X puede conseguir hasta cuatro tanques auxiliares para almacenar energía vital que puede ser utilizada en caso de emergencia. Si tiene un tanque auxiliar equipado, toda la energía de las cápsulas que X recoja cuando su indicador de energía vital esté lleno pasará al tanque auxiliar. Puedes transferir esa energía almacenada al indicador de X en la pantalla de estado. Pulsa para activar la pantalla de estado, selecciona el tanque auxiliar con y pulsa para realizar la transferencia.
Armas especiales
Para alternar entre los diferentes tipos de arma utiliza
y . Las armas que consigas al derrotar a los jefes pueden utilizarse con el X-Buster (Cañón X). Recoge las cápsulas de armas que encuentres para mantener las armas especiales cargadas. Aunque X no esté utilizando un arma especial en el momento de recoger una cápsula de arma, la energía se transferirá automáticamente al arma especial que tenga menos nivel de energía.