特徴的なデザインとして、ピクセルシェーダーは非常に高いクロックで駆動する1基のみであり、シェーダーの演算結果を出力するROPも全モデルで4本しかない(当時の表現で4ピクセルパイプ)、という点が挙げられる。高速な1機のピクセルシェーダーの演算結果を、4本のROPに順次流し込むというデザインは、シェーダーユニットの動作やバスアクセスタイミングが、全て同時に行われるわけではない点に着目している(CPUでのスーパーパイプライン処理に類似する)。したがって、最上位の5900系から最下位の5200まで、ピクセルパイプとしては全て4本である。5900/5800系列は、仮想8パイプ相当と公称されているが、この数値が達成されるのは、カラー・Z圧縮が最大限に効いた場合である。9.0では、実質的にATIがリファレンスデザインであり、これら、実数バッファ、MRT、テセレータと言った機能は、ATIのGPU自身でも実用には殆ど使われなかったが、実数フォーマットに関しては、FXでもハード的にサポートしているとコメントしつつ、対応ドライバを出す事は無かった。6が発売された後であり、実数テクスチャのみ対応がなされた。この時期は、NVIDIAの対応が非常に消極的だったため、商品サイクル終了まで、FXは劣勢に立たされたままだった。10で正式に導入された指数付き整数フォーマット(ERGB)をサポートした、など技術的には見るべき点もあった。この世代より、GPUの消費電力の増大とともにその冷却手段が課題となっていった。ハイエンドモデル、さらに最初に発売される製品は製造プロセスルールが1世代古いものでハイエンドとして発売されることから、発熱は巨大なものとなっている。その多大な発熱を処理するため、高性能製品には大きな冷却機構を必要とするようになった。5200、5500シリーズが150nm(0.15μm)、それ以外の製品では130nm(0.13μm)の製造プロセスで生産された。集積トランジスタ数は5200、5500が4,500万、5600、5700が8,000万、5800が1億2,500万、5900、5950が1億3,000万となっている。XP用のデバイスドライバは、バージョン175.19でサポートが終了した。Vistaに関しては、当初は対応が予定されていたが、RTM版(6000以降)用のバージョン96.85のβドライバが存在するのみ。このVista用βドライバは、パフォーマンスが非常に低く、また細かいバグが残っているが、FXファミリのサポートが終了した為に、更新予定は無い。PCXシリーズも2004年2月18日に発表された。6シリーズからになる。FXシリーズのローエンド向けモデル。