Windows XP 於 2001 年 8 月 24 日發布製造版（RTM），零售版於同年 10 月 25 日上市。其外部版本號為 2002，內核版本為 5.1（NT 5.1），正式版建置號為 5.1.2600。微軟最初推出兩個 32 位零售版本：專業版與家庭版，隨後陸續推出 64 位專業版、媒體中心版、平板電腦版等專用版本，形成豐富的產品線。
面向家庭用戶，2001 年 10 月 30 日發布。為降低成本，功能較專業版精簡：無群組策略、遠端桌面、EFS 檔案加密、多語言支援、連接 NetWare 伺服器功能；僅支援 1 個實體 CPU（支援多核心）與 1 個顯示器（專業版支援 2 CPU、9 顯示器）；缺乏存取控制、IIS 服務，亦無法加入網域。
面向企業與開發者，為功能最完整的 32 位版本。支援雙 CPU 系統、遠端桌面、EFS、群組策略、網域加入、IIS 等企業級特性。市面上常見的大量授權（VOL）版多基於此版本修改而成。
專為配備遙控器、TV Tuner 的家庭娛樂型 PC 設計（如 HP Media Center、Alienware Navigator 系列）。整合電視收看、錄影、音樂、圖片、DVD 播放等媒體功能，僅隨機捆綁銷售，不單獨零售。
專為可旋轉觸控螢幕的筆記型電腦打造，內建手寫辨識、語音輸入、墨跡筆記等功能。同樣僅隨硬體捆綁銷售。
為遏制東南亞盜版，微軟於馬來西亞、印尼、泰國等國推出低價版本。限制極多：最高 256 MB 記憶體、同時僅能執行 3 程式、最高解析度 800×600、無簡體中文版。旨在引導學校、政府機構及低收入家庭用戶使用正版。
2005 年依歐盟反壟斷裁決推出，移除 Windows Media Player 的歐盟專供版本。
依處理器架構分為兩大分支：
正式名稱為 Windows XP 64-Bit Edition Version 2003 for Itanium-based Systems。針對 Intel Itanium 2 純 64 位處理器，面向高端工作站，用於科學運算、石油勘探、三維繪圖、複雜動畫渲染等高效能運算（HPC）場景。支援雙處理器，記憶體上限 16 GB，最低 1 GB。
正式名稱為 Windows XP Professional x64 Edition。支援 AMD Opteron/Athlon 64 及 Intel Xeon/Pentium 4 EM64T 處理器。用途與 32 位專業版相同，但擁有 64 位定址能力，突破 4 GB 記憶體限制。支援雙處理器，記憶體 256 MB~16 GB。微軟曾提供 1 年期評估版下載，安裝需對應 64 位硬體。
繼 Windows NT Embedded、Windows 2000 SAK 後推出，組件化設計，開發者可依裝置需求裁剪組件，大幅增強功能與靈活度，廣泛應用於 POS 機、自助服務終端、工業控制器等嵌入式系統。
針對舊款低規格電腦（原運行 Windows 98）推出的精簡版 XP，核心基於 XP SP2，移除非必要組件，降低硬體門檻，提供基本安全性與管理功能，作為舊設備延壽方案。
| 版本名稱 | 定位 | 關鍵特性 |
|---|---|---|
| Home Edition | 家庭用戶 | 精簡功能、單 CPU、不可入域 |
| Professional | 企業/開發者 | 完整功能、雙 CPU、遠端桌面、EFS、網域 |
| Media Center Edition | 家庭娛樂 PC | TV/錄影/媒體整合、遙控操作、捆綁銷售 |
| Tablet PC Edition | 觸控筆電 | 手寫/語音/墨跡、捆綁銷售 |
| Starter Edition | 新興市場入門 | 極度精簡、低價、無中文版 |
| Professional x64 | 64 位工作站/桌面 | x86-64 架構、>4 GB 記憶體、雙 CPU |
| 64-Bit Edition (IA-64) | 頂級 Itanium 工作站 | 純 64 位、HPC 專用、16 GB 記憶體 |
| XP Embedded | 嵌入式裝置 | 組件化裁剪、即插即用、長期支援 |
| WinFLP | 舊電腦延壽 | 精簡核心、基本安全、管理功能 |
Windows XP 豐富的版本矩陣反映了微軟當年試圖覆蓋從入門消費者到頂級高效能運算、從桌面到嵌入式裝置的全方位策略。雖然主流支援已於 2014 年 4 月 8 日終止，但其版本演進史仍是作業系統發展史上的重要篇章。