Das auf dem Atari 400 basierende Design des Spiels sorgte für ein Design, das Atari Inc. schnell bauen und verkaufen konnte.
Während seiner Entwicklung nannte der Atari 5200 das "Atari Video System X - Advanced Video Computer System". Atari schützte das Design mit einem Codenamen, "Pam", nach einer Atari-Mitarbeiterin. Ein Gerücht besagte, dass "Pam" oder "PAM" eigentlich für "Personal Arcade Machine" stand. Der Grund dafür war, dass die meisten Spiele für das System auf bestehenden Arcade-Spielen basierten. Tatsächlich funktionierende Atari Video System X-Maschinen, deren Hardware zu 100% mit dem Atari 5200 identisch ist, gibt es zwar, aber sie sind extrem selten.
Die erste Version von 1982 hatte vier Controller-Ports, während fast alle anderen Systeme der damaligen Zeit nur zwei hatten. Das 5200 verfügte außerdem über einen ganz besonderen neuen Controller mit einem analogen Joystick, einem numerischen Tastenfeld, zwei Feuertasten auf beiden Seiten des Controllers und Spielfunktionstasten für Start, Pause und Reset. Eine weitere Besonderheit war die erste automatische TV-Umschaltbox. Ältere Spielsysteme, die an die Antennenkabel eines Fernsehers angeschlossen waren, erforderten, dass der Benutzer einen Schalter auf dem Adapter von Hand betätigen musste. An diese RF-Box wurde auch die Stromversorgung des Spiels in einer einzigartigen dualen Stromversorgungs-/Fernsehsignalkonfiguration angeschlossen, ähnlich wie bei den RCA Studio II. Ein einziges Kabel, das aus dem 5200 kam, wurde in die Umschaltbox gesteckt und sowohl für Strom als auch für das Fernsehsignal verwendet.
Die 1983er Version des Atari 5200 hat zwei statt vier Controller-Ports. Atari wechselte zurück zu einem einfacheren, separaten Netzteil und manuellem HF-Schalter. Es gab auch Änderungen am Cartridge-Port, um den in jenem Jahr erschienenen Atari 2600-Adapter zu ermöglichen. Während der Adapter nur für die Zwei-Port-Version entwickelt wurde, können Änderungen am Vier-Port vorgenommen werden, um ihn kompatibel zu machen. Tatsächlich wurde gegen Ende des Produktionslaufs des Vier-Port-Modells eine begrenzte Anzahl von Konsolen hergestellt, die diese Modifikationen enthielten. Diese Konsolen sind durch ein Sternchen in ihrer Seriennummer gekennzeichnet.