MC9S12XE系列微控制器是S12XD系列的進一步發展，包括增強系統完整性和更大功能的新功能。這些新功能包括閃存上的內存保護單元（MPU）和糾錯碼（ECC），以及增強的EEPROM功能（EEE）、增強型XGATE、內部濾波、調頻鎖相環（IPLL）和增強型ATD。E系列將S12X產品范圍擴展至1MB閃存，在旗艦級MC9S12XE100的208針版本中增加了I/O能力。MC9S12XE系列具有16位MCU的所有優點和效率，可提供32位性能。它保留了飛思卡爾現有的16位MC9S12和S12X系列MCU的低成本、功耗、EMC和代碼大小效率優勢。S12XE和S12XD系列之間具有高度的兼容性。MC9S12XE系列具有性能提升型XGATE協處理器的增強版，可使用“C”語言編程，運行頻率為S12X的兩倍，指令集針對數據移動、邏輯和位操作指令進行了優化，可為設備上的任何外圍模塊提供服務。新的增強版改進了中斷處理能力，并與現有的XGATE模塊完全兼容。MC9S12XE系列由標準片上外圍設備組成，包括高達64KB的RAM、8個異步串行通信接口（SCI）、三個串行外圍接口（SPI）、一個8通道IC/OC增強捕獲定時器（ECT）、兩個16通道、12位模數轉換器和一個8通道脈沖寬度調制器（PWM）、五個CAN 2.0 A、B軟件兼容模塊（MSCAN12）、兩個內部IC總線塊（IIC）、一個8通道24位周期性中斷定時器（PIT）和一個8通道16位標準定時器模塊（TIM）。MC9S12XE系列使用16位寬的訪問，無需等待所有外圍設備和內存。144/208引腳版本的非多路復用擴展總線接口允許與外部存儲器的簡單接口。除了每個模塊中可用的I/O端口外，還有多達26個I/O端口，具有中斷功能，允許從停止或等待模式喚醒。MC9S12XE系列有208針MAPBGA、144針LQFP、112針LQFP或80針QFP選項。