基本上XM8是一种全模块化的武器系统，共有4个型号，分别为：基本型，精确射击型，重型枪管自动步枪型，和紧凑型。XM8的模块化部件包括了枪管、枪托、弹匣、瞄准系统，可以很迅速地更换这些部件而改变成不同的型号。
XM8的导气装置和枪机与G36基本相同，也是采用短行程导气活塞系统和有6个闭锁突笋的回转式闭锁枪机。该导气系统源自AR-18，经过HK的工程师改进，通过导气孔的火药燃气中有大约90%会向前方泄出，剩下的10%用于完成武器的动作循环。由于XM8的导气系统并不像M16/M4系列那样容易在导气管和机匣内积碳，因此提高了可靠性。据说在可靠性试验中，一把样枪在不进行清洁或上润滑的情况下已经发射了1万5千发弹，并能应付大多数的恶劣操作环境。此外XM8的新设计也把维护步枪的工作量减少了70%。例如维护一把XM8只需要4分钟，而维护一把M4则需要14分钟，而且XM8的维护周期长，勤务性能极好。
由于采用了为XM29而发展的新材料技术，因此XM8基本型比M4A1或G36K都要轻得多。XM8非常轻，第1代样枪上基本型的重量为2.84公斤（6.25磅），这个重量已经包括综合了红外激光指示器和反射式瞄准镜的瞄准装置在内。相比之下，M4 MWS（模块化武器系统）包括导轨、后备瞄准具、M68反射式瞄准镜和AN/PEQ-2激光指示器后总重达到4kg（8.85磅）。不过XM8基本型原定的指标是2.6公斤（理想重量是5.7磅），因此HK公司的工程师仍在为XM8的减重而努力。
XM8采用的综合瞄准装置合并了红点反射式近战光学瞄准镜（CCO）、红外激光指示器和红外照明灯，用一个瞄准装置就包括了M68 CCO、AN/PEQ-2和AN/PAQ-4的功能。这种多合一瞄准具减小了体积，减轻了重量，不必像M16/M4那样要把不同的附件安装在导轨或机匣的不同位置上，而且在给瞄准具归零时也不需要分别给各个瞄准具归零，可以一次完成。不过在第1代样枪上的瞄准装置只有CCO一个功能，只预留了其他功能模块的空间。无放大倍率的反射式瞄准镜使射手能够用双眼瞄准，便于快速捕捉目标。
在瞄准镜上蚀刻了后备分划，如果电池耗尽而又没能及时补充时，也可以继续瞄准射击。另外，在XM8的初期设想中，就要求采用无线开关的形式去控制瞄准具各个功能，射手可以根据自己的使用习惯把这个无线开关安装在枪身上的任何部位（目前宣传资料是这样说，但不知道是通过什么途径来实现并保证安全可靠，不受到干扰）。在将来，XM8的火控系统还计划要与“陆地勇士”的技术兼容。
XM8不再采用M1913皮卡汀尼导轨系统，而是采用外表平整的孔状皮卡汀尼联结点（PCAP），这种菱状销柱衔接技术已经申请专利。这种联结方式能够自动对正，因此使XM8的瞄准具能够保持归零，只需要在出厂前由工人校正归零，那么士兵在拆卸了瞄准具后再重新安装到步枪上时，仍然能保持原有的归零位置。
在一把基本型的XM8上有共有14个PCAP点，除了瞄准基座上用于安装瞄准具的两个PCAP点外，在护木的两侧和下侧各有4个PCAP点（最早的原型枪上只有2个）用于安装其他附件。这些PCAP点也可以安装皮卡汀尼导轨，使射手在XM8上也能使用M1913标准接口的战术灯、激光指示器或其他附件。下面的原型枪是改进后的新型号，可以发现护木的两侧比最初公布时的原型枪多了两个开孔，而且的概念设计中的4种枪型都已经有了实物。
尽管XM8很轻，但却是一件非常坚固耐用的武器，机匣内与G36一样有钢板骨架加强，冷锻的枪管有20,000发的使用寿命，而M4仅为8千发，因此XM8的服役寿命很长。高强度的聚合物材料非常坚固，而且可以在生产成不同的颜色，第1代的样枪有适用于丛林战环境的绿色、沙漠环境的黄褐色和城市环境的哑黑色三种，将来还打算生产极地环境的白色和城市环境中的深蓝色，有人更戏称将来也许会生产粉红色的民用型，以便那些以外表来判断武器威胁性的政客能为XM8的民间合法化而开绿灯。
不过目前HK公司的宣传材料称并没有打算生产XM8的民用型，即使1994年的禁止突击武器法的有效期不再延长，但将来也只会提供给执法机构。
原本G36遭人诟病的问题之一是表面太过光滑，在下雨天很难握紧武器。XM8的材料表面不但防滑，而且更在下护木、贴腮和肩托等与射手接触的部位上镶有柔软的橡胶聚合物，增大磨擦力和舒适感，以也适合在所有的天气环境下使用的武器。此外在G36系列上令德国士兵头痛的护木容易过热的问题也在XM8上得到解决，因为XM8是全新设计的武器，护木结构与G36不同，在护木内的手握位置周围增加了隔热屏。
XM8的分解和组合都非常方便，只需要取下两根销子就可以分解步枪，比G36少了一根销子，而且分解和组合的动作也简化了。分解销取下后会插在提把上的两个小孔中防止掉失，这与G36把分解销保存在枪托上是一样的。
G36的扳机被使用者批评为非常“僵硬”，而XM8的板机扣动起来非常舒适而且感觉明显，在全自动模式下可以轻松地打出两发或三发的点射，而且枪管跳动很小。斜坡式贴腮板使射手能在枪托上找到最适合自己的贴腮位置，而且能自然地抬头瞄准，不需要像G36那样必须用不自然的歪脖子姿势抵肩瞄准。
XM8两手均能操作自如，左撇子也会找到方便他的操纵方法。拉机柄是G36式的，位于在机匣顶部的中间位置，拉手柄可向左或向右转动。弹匣卡笋、空仓挂机解脱钮、保险/快慢机柄和伸缩枪托的松紧按钮都是两手均能操作，尤其是弹匣卡笋和空仓挂机解脱钮都集中在扳机护圈前方，只用射击手的食指就可以轻松控制，也不容易误操作。
而XM8的空仓挂机解脱钮非常有创意，原本G36的空仓挂机柄也有手动挂机功能，但如果要解脱空仓挂机则必须用手拉一下枪机，而XM8仅仅是把手动挂机的凸起延长并弯成一个“L”型，只要用射击手的食指轻轻一压就能解脱挂机状态，这样的设计既没有增加零件也提高了再装填的速度。所以不论是用左手射击还是右手射击，射手在装填、卸弹匣、转换射击模式或使用其他控制功能时他们的射击手都不必离开握把。
XM8的理论射速为750发/分钟，这个理论射速与其他突击武器都差不多。但由于枪口跳动小而且装填速度快，因此在单发射击试验中打完210发弹的实际射速可以达到平均85发/分钟，而M4以单发射击打完210发弹的平均射速是50发/分钟。当那些坐办公室的专家们认为大多数士兵在全自动模式下的射击命中效率不高而且也容易浪费子弹时，美国陆军在1980年代把M16A2从全自动改变为三发点射。
但是现在武器专家认为对于一个训练有素的士兵来说，使用三发点射并不比全自动射击更有效，因此XM8的样枪只有单发和全自动两种射击模式，不过HK公司的宣传材料指可以根据用户的需要而生产两发或三发的点射控制装置。
XM8样枪目前采用的弹匣有10发、30发和100发三种，10发和30发都是采用直接采用G36的透明塑料弹匣，30发弹匣可用两个半月形连接点联结在一起。而弹鼓则是美国BETA公司为MG36生产的C-MAG弹鼓。G36弹匣的供弹可靠性比美军使用的M16标准弹匣好，但不能与M16标准弹匣直接通用，因此如果XM8获得采用，可以预见将来的XM29也会放弃M16标准弹匣而改用与XM8的弹匣。
不过HK公司为HKM4生产了新的M16弹匣，这种弹匣的可靠性也比美国M16标准弹匣高，而且可以通用，因此目前还不能确定将来XM8会采用何种弹匣。
XM8的枪托与M4的枪托一样可以伸缩，能调整5个位置的长度。有记者在拉斯维加斯试射过XM8后认为肩托与瞄准镜的距离稍为近了一点，但由于XM8相对温和的后坐力，所以瞄准镜也不会打到前额上，而且许多美国士兵都会穿着防弹背心和其他战斗装具，因此这个距离可能会恰到好处。
在OICW开发初期的描述中，把OICW形容为M16+M203组合的替代品。但在研制过程中，美国人显然已经意识到复杂而笨重的XM29并不能在战术上完全取代简单轻便的步枪+普通榴弹发射器的作用，因此决定将来在步兵班中保留40毫米榴弹手的编制。XM8所使用的40毫米榴弹发射器不再是柯尔特公司生产的M203，而是由HK公司生产的AG-C改进型，并被命名为XM320。XM320的装填动作不是把发射管向前推，而是向左侧打开，因此可以使用较长的弹药，如研制中的XM1060双用途榴弹。
XM320的安装方法也与M203的不同，是直接挂在护木下，而不是挂在枪管下，结合方式简便快捷，不需要专门工具。另外承包商还打算让试验中的XM26 12号口径轻型霰弹枪系统也挂在XM8上使用，而且与XM320一样，可以不需要专门工具而在野外方便地安装或拆卸。
XM8正一边试验一边改进，根据《陆军时报》的报道，美国陆军正考虑对每把枪都增加某种类型的使用寿命监视系统，通过记录总的射弹数，可以通过一个电子阅读装置在武器上取得数据，从而得知武器的使用寿命情况。
该系统也可能包括记录武器编码入册登记档案的能力。这项新技术也不会有什么难度，SAUER公司为法国生产的SP2022手枪上就已经植入一块芯片，就是具有上述的功能。另外XM8的规划人员正打算为装备一种新的多功能刺刀，而不是使用现有的M9刺刀。
另外还有一些改进的建议是希望能够整合某些形式的剩余弹药数量指示，例如用电子技术在瞄准镜内显示余弹数字，或用机械原理在瞄准镜内顶起一根小杆，这样射手就会准确地知道弹匣中还有多少弹药。透明弹匣虽然也可以一瞥就看到里面的弹药数量，但这需要射手转移视线，而且“藏”在弹匣座里面的位置还是看不到的。