主要武器及彈藥XK2的主要武器是萊茵金屬公司生產的壹門Rhl20/L55型55倍口徑120毫米滑膛炮，配套有尾倉式自動裝彈機。據估計，該型號自動裝彈機是引進法國技術研制的。裝彈機彈艙內的待發彈藥約15發，可快速選擇彈種進行裝填，戰鬥射速至少能達到12發/分。壹旦裝彈機出現故障，炮長人工操作排除故障，或者選擇進行人工裝填。由於車體和炮塔內部空間的改變，彈藥在坦克內部存放的布局也跟著發生變化。而且因為減少了壹名裝填手，空間得到釋放，主炮彈藥基數增加到了40發，部分主炮彈藥實現了隔艙化。
Rhl20/L55型滑膛炮具有膛壓高、初速高、威力大的特點，配用尾翼穩定脫殼穿甲彈和多用途彈。在使用合適的穿甲彈的情況下，譬如德國最新的DM63穿甲彈，該炮能在2000米距離外洞穿800毫米厚的均質鋼裝甲板。不過，如今韓國尚未能從德國引進這種新型穿甲彈，所以在早期引進DN23的技術基礎上自行開發了壹種新型120毫米鎢芯穿甲彈，型號為K276。在K1A1上面進行測試時，該彈可擊穿1000 米外700毫米均質鋼裝甲。另外，韓國的科研人員還為K1A1和XK2研制了壹種多用途破甲彈，型號為K277。
韓國已經跟以色列達成協議，引進該國生產的炮射導彈。這是由以色列IAI公司研制的“LAHAT”（“拉哈特”）激光制導導彈。據IAI公司稱，拉哈特激光制導導彈的穩定陀螺導引頭，采用半主動激光尋的制導技術。它能為導彈提供引導以及靈活的作戰模式、彈道編程和精確的運動目標攔截能力。導彈可以采用或高或低的飛行剖面，還可根據射程和氣候條件編定不同的彈道，能摧毀8000米距離內的重型裝甲目標或直升機目標，甚至具備俯沖攻擊坦克頂裝甲的能力。“拉哈特”精度非常高而且進行攻擊的時候隱蔽性強，其引進必將極大地加強XK2主戰坦克的遠距離攻擊能力。
XK2主戰坦克的輔助武器為1挺炮長操縱的7.62毫米並列機槍和1挺車長操縱的12.7毫米K6高射機槍。高射機槍的槍架采用可升降式的設計，目的是為了不讓其遮擋車長周視瞄準具的視野。 XK2主戰坦克采用獵-殲式火控系統，是在美國休斯公司協助下研制的，由K1A1的火控系統改進而來。該系統保留了K1A1火控系統反應迅速的特點，能有效地對付多個目標。車長周視瞄準鏡跟K1系列壹樣，采用韓國特許生產的SFIM公司的VS508-13雙倍率穩定周視晝間瞄準鏡的改進型。韓國的設計人員還特別為該瞄準鏡配備了壹具熱成像儀，使車長具備全天候的觀察搜索能力。車長可全天候通過該周視瞄準鏡觀察搜索並首先捕捉到目標，然後按動按鈕，驅動炮塔和火炮，對準目標。此時，車長可將該目標交給炮長而去捕捉下壹個目標，也可完成從捕捉到射擊目標的全部工作。
XK2主戰坦克的炮長主瞄準鏡是壹種雙向穩定的雙倍率晝/夜潛望式瞄準鏡，它跟車長周視瞄準鏡壹樣，也是K1A1主戰坦克的改進型。該瞄準鏡配有1個雙向穩定、帶有夜間觀察用熱像儀的雙目鏡。炮長的輔助瞄準鏡繼續沿用M939型輔助瞄準鏡。
數字式彈道計算機也是在加拿大計算設備公司協助下進行改進，是K1A1所用的同類型號的改進型。炮塔後部安裝有與K1A1相同的橫風傳感器。XK2的炮控系統采用全電式火炮俯仰和炮塔旋轉驅動系統。由於有優良的火控系統和雙向穩定系統，行進間射擊精度較高。
XK2主戰坦克的駕駛員跟K1A1主戰坦克的駕駛員壹樣，配有壹個晝用潛望鏡。同樣，在夜間駕駛時，XK2主戰坦克的駕駛員也使用AN/VAS-3型被動式熱成像儀。
K-2采用的主炮為德國萊茵金屬集團生產的Rhl20-L55型120毫米口徑滑腔炮。彈藥包括普通高爆彈、自行研制的鎢合金脫殼穿甲彈以及智能攻頂彈藥。該坦克還裝備韓國自研的壹種稱為“自銳”的120毫米新型鎢芯穿甲彈，可在2000米外“同時穿透並排的兩輛日本90式坦克”。K2坦克重約 55噸，性能遠遠勝於日本、朝鮮及中國的任何坦克裝備。 XK2主戰坦克沒有繼續采用K1系列的MB873系列4沖程8缸水冷柴油發動機，而是換用德國MTU公司的MB883型4沖程8缸水冷柴油發動機，最大輸出功率1103千瓦。發動機功率的提高，使XK2的單位功率和公路行駛速度高於K1A1坦克，達到70公裏/時。由於發動機油耗降低，XK2的最大行程估計要高於K1系列。另外，MB883系列發動機的體積較MB837系列小，估計能在動力室節省出不少空間給油箱。如果這樣，XK2的最大行程會更高。 XK2主戰坦克繼續沿用德國ZF公司的LSG3000型全自動傳動裝置。這種全自動傳動裝置的液力變矩器在所有排檔均可機械閉鎖。該裝置設有4個前進檔和2個倒檔，由微機控制自動換檔。行車制動器包括液力制動器和多片式機械制動器，後者安裝在傳動裝置外面，停車制動器獨立於行車制動器。轉向機構采用液壓機械復合轉向裝置，既具有機械轉向部分較高的轉向傳動效率，也具備液壓轉向裝置無級變化的轉向半徑的能力。
XK2主戰坦克的行動裝置依然采用K1系列的設計，每側各有6個負重輪，主動輪在車體後部，誘導輪在車體前部，每側有3個托帶輪。不過懸掛系統改為全部采用液氣式懸掛裝置，均為外置式液氣懸掛。XK2主戰坦克保留了K1系列通過液氣懸掛可使用坦克前後傾斜、通過調節車體俯仰角可以加大主炮的高低射界的能力。該能力使坦克的火炮俯角得到增大，符合朝鮮半島多山的客觀情況。此外，全液氣式懸掛的使用進壹步提高了車輛行駛性能，增強了XK2主戰坦克的機動能力。 XK2主戰坦克的車體和炮塔采用了鋼裝甲板和復合裝甲，材料和結構與K1系列主戰坦克的相同。雖然炮塔的外觀已經明顯作了修改，增加了炮塔正面裝甲厚度，不過防護能力估計只能跟日本的90式主戰坦克看齊。但是，由於采用了比K1主戰坦克外形更低矮的炮塔，中彈面積下降，生存能力有所增強。
炮塔正面兩側均裝備帶裝甲保護的蜂窩式煙幕彈發射器，估計是引進法國的技術在韓國按許可證生產的。煙幕彈發射器、激光警告裝置和炮塔周圍的儲物箱可起到間隔裝甲的作用，間接增加了炮塔的防護能力。車體兩側裝有裝甲裙板，且後部裙板較高，使動力艙側部受到保護。
由於復合裝甲技術尚無法擺脫依賴美國的傳統，所以XK2主戰坦克防護能力提高的程度連韓國人自己也不放心，依然覺得不夠安全。為了繼續增強坦克的防護能力，韓國的設計人員為XK2主戰坦克配備了主動防護系統。該系統屬於硬殺傷系統，由探測系統和殺傷榴彈發射器組成。該系統跟德國AWISS系統十分相似，通過毫米波雷達探測和發現來襲的導彈和火箭彈，並自動控制霰彈發射器發射榴彈迎擊。不過該系統如今還只是壹個設想，其研制計劃將在2010年正式展開，預計在2011年才有可能達到實用化階段。 其他車載系統包括：車載信息系統、慣性導航系統、GPS衛星定位系統，核生化探測系統和敵我識別系統。其中，慣性導航系統、GPS衛星定位系統和敵我識別系統能夠通過1555數據總線向車載信息系統傳輸本系統的數據信息，再通過車載系統向車長和駕駛員顯示坦克的自身方位和其他信息。
作為亞洲地區新研制的壹種主戰坦克，XK2主戰坦克在先進性方面是無需質疑的，無論火力、機動都可以說是地區內壹流水平。與90式和T-90型主戰坦克相比，技術水平要高不少，性能也全面超越這兩型主戰坦克。不過，由於XK2主戰坦克上使用的技術更多是外購或者通過許可證在韓國國內生產的仿制品，所以還不能說韓國完全具備整車所有系統的研制能力。在防護上，XK2主戰坦克存在不足；火力上，如果無法引進DM63就無法完全發揮L55火炮的威力。雖然通過引進技術可以降低風險和縮短研制時間，但是過分依賴引進技術往往會給自己的產品留下或多或少的缺陷。壹旦某些系統因為壹些人為原因就可能因為本國技術力量不足而不得不放棄。