Em agosto de 2008, o Xbox 360 Pro foi descontinuado. O Xbox 360 Pro, também chamado de Xbox 360 Premium, era o modelo mais completo do Xbox 360 disponível. Além de todas as especificações do Xbox 360 Arcade, o Pro vinha com entrada HDMI (High-Definition Multimedia Input) e uma placa-mãe mais eficiente.
O Xbox 360 Pro compartilhava o mesmo design do Xbox 360 Arcade: uma torre branca com drive DVD, slots para cartão de memória e botão de ligar/desligar na frente. Nenhuma versão colorida do Xbox 360 Pro foi lançada, embora uma faceplate de qualquer capa ou design pudesse ser adicionada à frente do console. O Xbox 360 Pro suportava TVs padrão e de alta definição, reproduzia CDs e DVDs e podia conectar a um PC via Windows Media Center.
O Xbox 360 Pro foi o primeiro Xbox 360 a apresentar a placa-mãe Zephyr, projetada para reduzir superaquecimento e prevenir o infame erro "anel vermelho da morte" associado ao Xbox 360. Também possuía um ventilador de sistema mais silencioso. A placa de vídeo foi projetada pela ATI especificamente para o Xbox 360. Tinha taxa de preenchimento de 500 milhões de triângulos/seg e suportava resolução máxima de 1920 por 1080.
O Xbox 360 Pro incluía 512 MB de memória interna, 256 MB a mais que o Xbox 360 Arcade. O Pro também incluía um disco rígido removível de 20 GB, que podia ser usado para armazenar demos de jogos e atualizações do sistema. Além de uma porta de áudio/vídeo padrão, três portas USB e uma porta Ethernet, o Pro foi o primeiro modelo do Xbox 360 a incluir uma porta HDMI. Até quatro controles sem fio podem ser conectados simultaneamente.