在Radeon 9000时代结束之后，如果按照之前的命名规则，ATi显卡的名称将长达5位数字，这时ATi决定启用了新的命名规则：X+三位数字编号。2004年，第一代Radeon X系列就从X800开始。

显卡规格：

产品展示：

Radeon X300

Radeon X550

Radeon X800 PRO

Radeon X700

　　 然而，ATi显然被之前的胜利冲昏了头脑，或者低估了对手NVIDIA的实力，采用110纳米制造工艺、拥有16亿晶体管的R400却没有在架构上有太大改进。上次对抗中ATi得以成功的重要因素之一：DirectX这次成为了他们的败笔：仅仅支持DX 9.0b的X800遭遇了支持DX9C/SM 3.0的NVIDIA GF6800的迎头痛击。

　　 此外，这一代产品遇上了AGP接口转向PCI-E接口的时期，ATi最初选择了生产两款分别针对AGP和PCI-E不同接口原生芯片，在对产量的把握上不如NVIDIA采用桥接方案来的灵活，直到后来发现这一错误而放弃了AGP版本芯片的继续开发。这导致了在X800高端产品线上型号混乱、规格众多的现象发生，对于用户的选购也有着一定影响。此外这一代产品开始，双卡技术诞生，CrossFire也与SLI展开了殊死争斗。

　　 这一代R420芯片在技术规格上已经落下了下风，高端产品不敌GF6800，而在中低端产品线上，GF6600的表现也更为抢眼。不过此时，凭借上代产品的出色表现，ATi的这次失败并没有置其于死地。

Radeon X1000系列显卡规格：

产品展示：

Radeon X1800 GTO

Radeon X1950 PRO

　　 然而，这次的失败并没有让ATi改头换面，2006年开始推出的Radeon X1000系列-R500虽然增加了对DX9C和SM3.0的支持，但是由于像素着色器数量不多，仍然存在一些缺点。随后ATi为了改进这些不足，再次推出R580系列。但是，这次ATi的错误在于将重心完全放在了高端产品上，架构上无法灵活变通导致中低端市场上表现极为不理想，同时高高在上的价格也被NVIDIA以成本优势逐渐击溃。终于，ATi陷入了股价大跌的困境之中，到了2006年，ATi被AMD收购。