vivo X3运行的是 基于Android 4.2.1的定制系统。该系统支持小屏操作、双击智能亮屏、拿出口袋亮屏、悬浮多任务等功能，并且首次应用了Smart Wake（智能唤醒）体感技术，用户可以在锁屏状态下，不通过解锁操作，直接打开常用的功能。此外，vivo X3还搭载了基于Android 4.2.2开发的vivo定制ROM，类似于之前的vivo Xplay上的系统，但更换了主题和背景，系统顶部换成了透明的样式，手机采用的是简单实用的双层逻辑，即解锁完之后只有主屏，没有程序菜单页。