この作品の特徴として、人型ではなく飛行形態が基本であることがあげられる。タイトルにもなっている「グロイザーX」とは爆撃機形態の名で、「ファイト・アップ！」の掛け声とともに人型である「グロイザーロボ」へ変形する。本編でロボ形態に変形したのは第1 - 3、5、8、10、13、22、32、34 - 36話の12回と少なく、OPでは全く登場せず、EDで、ラストに登場するのみである。第17話では飛行形態で破損した片方の主翼をロボの腕に換装して代替主翼とする荒業を敢行した。飛行形態へ戻る際は「リターン・エックス！」とコールする。メディアによってはOP曲の歌詞から「超爆ロボ」、敵と同じく「空爆ロボ」とも呼ばれる。
タキオンエネルギーを動力源とし、機体は特殊合金「ミラクルシリコンニウム」製で、小規模の破損に対しては戦闘中でも自己修復が可能（機体形状の一応の再生はできるもののあくまで緊急措置であり、戦闘から離脱して基地での本格修繕が急務となる）。また、自動消火装置も搭載している。メカ内部には空中用の戦闘機「Gジェット」、地上・地中用の戦車「Gタンク」、海底用の潜水艇「Gシャーク」の小型メカ3機を収容しているが、搭乗はグロイザーのコクピットから直接、各メカにシートごと移送される。
飛行形態は装備が前面に集中しているため、それ以外の部分を攻撃された場合はほぼ対応できないことが弱点である。コクピットは頭部で、目の部分から直接外を見る有視界型。右目部分に譲、左目部分にリタがそれぞれ搭乗する。劇中では明らかにされていないが、設定資料によれば全長100m、総重量1200tと当時のロボットアニメとして見ても、かなり巨大な部類であるが、機動性は高い。第23話では風防ガラスを突き破るWA銃によって、一度は敗北するが、第24話では3倍に強化した防弾ガラスを風防に取り付け、WA銃を無力化させた。