Instrumenta galvenās uzbūves sastāvdaļas ir rāmja konstrukcija, metāla rezonatori un sarkankoka plāksnītes. Ksilofons ir ar ļoti spalgu, izteikti kokainu tembru; to ierasti spēlē ar cietām koka, plastmasas vai gumijas vālītēm. Mūsdienās lielākoties izmanto tikai kā orķestra tutti instrumentu.

Mūsdienās sastopamā un profesionālajā mūzikā lietotā ksilofona diapazons ir četras oktāvas – no pirmās oktāvas Do līdz piektās oktāvas Do. Praksē plaši tiek izmantotas arī dažādas diapazona variācijas atkarībā no instrumenta modeļa un komplektācijas. Vēl bieži sastopams trīs un trīsarpus oktāvu ksilofons.

Instrumentu galvenais skaņas avots ir sarkankoka plāksnītes, kas izkārtotas hromatiskā secībā, līdzīgi kā klavierēm, ērģelēm vai klavesīnam. Ievērojot šo secību, tās tiek savērtas uz auklas, kas tiek iestiprināta rāmja konstrukcijā ar nelielu metāla plāksnīšu palīdzību. Metāla plāksnītēm ir izurbti ‘o’ vai ‘u’ burta formas caurumiņi, kuros iegulstas plāksnīšu aukla.

Mūsdienās ir pieejami arī alternatīvi materiāli plāksnīšu izgatavošanai, piemēram, stikla šķiedra vai plastmasa, tomēr tie tembra ziņā jūtami atšķiras no instrumentiem ar sarkankoka plāksnītēm.

Lai skaņa būtu spēcīgāka un jaudīgāka, zem katras plāksnītes ir novietots rezonators – vieglmetāla caurule ar noteiktu garumu. Caurules apakšējais gals ir slēgts, augšējais – atvērts, tādējādi veidojot konkrētajai notij atbilstošu gaisa stabu, kas plāksnītes spēlēšanas brīdī rezonē līdzi, nodrošinot skaņas pastiprināšanas efektu. Tomēr bieži ir sastopami ksilofoni, kuriem rezonatori komplektācijā neietilpst, – šādus instrumentus lielākoties izmanto mūzikas skolu audzēkņi treniņiem mājas apstākļos.

Lai katra plāksnīte būtu nepieciešamajā skaņas augstumā, zem tām tiek izslīpētas noteikta izmēra arkas. Jo zemāka būs skaņa, jo plānāka izslīpētā plāksnīte. Vidējais arkas dziļums, kas tiek izslīpēts instrumentu augšējiem reģistriem, ir sākot ar 5–10 %, zemajiem reģistriem – līdz pat 75 % no plāksnītes biezuma.

Pirmie ksilofonam radniecīgie instrumenti tiek datēti ap 2000. gadu p. m. ē. Austrumāzijas reģionā, tagadējās Ķīnas teritorijā. Līdzīgi instrumenta paveidi un to saknes meklējami arī Āfrikā. Pirmie ksilofoni bija veidoti kā dažāda izmēra koka plāksnes, kas tika sarindotas virs zemē izgrebtām bedrītēm – rezonatoriem – un sistas ar koka mietiem, tādējādi radot dažādus skaņu augstumus. Laika gaitā bedres tika aizstātas ar izgrebtiem ķirbjiem; atsevišķos reģionos ķirbju atveres tika noklātas ar plāna papīra membrānas kārtu, kas spēles laikā rezonēja līdzi, radot zumēšanai līdzīgu skaņu. Zināmākie ksilofonu priekšteču nosaukumi ir ranats Āzijas un balafons Āfrikas teritorijā.

Laikā, kad no Āfrikas uz Latīņamerikas zemēm tika izvesti vergi, kopā ar viņiem aizceļoja arī ksilofons. Nozīmīgākie apvidi, kur tas turpmāk attīstījās, bija Meksika, Gvatemala un Brazīlija, iegūstot un nostiprinot jaunu nosaukumu – “marimba”. Joprojām lietojot plānās membrānas, izdobtie ķirbji tika aizstāti ar precīzi izgatavotiem koka rezonatoriem, saglabājot reģioniem raksturīgo instrumenta skanējumu.

Pirmās ziņas par ksilofonu Eiropas kontinentā datējamas ar 16. gs., kad to izmantoja kā tautas instrumentu. Īpaši tas attīstījās Polijā, Vācijā, Beļģijā un Nīderlandē. Tobrīd plāksnītes tika izkārtotas četrās rindās (virzienā prom no spēlētāja).

19. gs. sākumā ksilofons tika iepazīts jau kā orķestra instruments, kuru komponisti pamazām iekļāva simfoniskajos darbos. Viens no tiem ir franču komponista Kamila Sensānsa (Camille Saint-Saëns) darbs “Nāves deja” (La Dance Macabre) un “Dzīvnieku karnevāls” (Le Carnaval des Animaux).

20. gs. pirmajā desmitgadē Džona Kalhona Dīgana (John Calhoun Deagan) sitaminstrumentu ražošanas uzņēmums sāka izgatavot pirmos ksilofonus un marimbas, kas atbilda mūsdienu standartiem. Ksilofonu plāksnītes tika izvietotas tikai divās savstarpēji hromatiski izkārtotās rindās, savukārt koka rezonatori tika nomainīti uz metāla caurulēm.

Tā kā mūsdienās ksilofons lielākoties tiek izmantots tikai kā orķestra tutti instruments, radikālas izmaiņas instrumentu uzbūvē netiek realizētas. Vienīgie vērā ņemamie tehnoloģiskie uzlabojumi novērojami instrumenta loģistikas un ergonomijas aspektos vai skaņojuma kvalitātes līmenī.

Ksilofons tiek spēlēts, izmantojot vālītes. Vālīšu skaits ierasti ir divas, retākos gadījumos – četras. Kopumā ir četri satvērienu veidi, kā turēt četras vālītes:

1. tradicionālais satvēriens ir vissenākais, un tam ir raksturīgs vālīšu kātu sakrustojums plaukstā;
2. Stīvensa satvēriens, kuru aizsāka un attīstīja amerikāņu sitaminstrumentālists, komponists un pedagogs Lī Hovards Stīvenss (Leigh Howard Stevens) un kam ir raksturīga katras vālītes īpaši izteikta neatkarība satvērienā;
3. Masera satvēriens, kuru izveidoja amerikāņu komponists, sitaminstrumentālists, diriģents un uzņēmējs Klērs Omārs Masers (Clair Omar Musser) un kas savās pamatnostādnēs ir līdzīgs Stīvensa satvērienam;
4. Bērtona satvēriens, kuru izveidoja amerikāņu džeza vibrofonists Gerijs Bērtons (Gary Burton) un kas lielākoties balstīts uz tradicionālo satvērienu, bet ar samainītu vālīšu galu krustojumu secību plaukstā.

Vālīšu garums ksilofonam vidēji ir 38 cm vai mazāk. Vālīšu kāti tiek veidoti no koka, plastmasas vai rotangas, retos gadījumos – no bambusa. Tā kā ksilofons ir augsta reģistra sitaminstruments, skaņas radīšanai tiek izmantotas vālītes ar cieta materiāla galviņām: koka, plastmasas vai gumijas. Retāk tās ir aptītas ar dziju.

Skaņa tiek radīta, turot vālīti rokās, atvēzējoties un uzsitot ar tās galviņu pa plāksnītes vidu. Instrumenta pamattonis rodas no sarkankoka plāksnītes vibrācijas, taču lielu lomu spēlē arī apakšā novietotais rezonators, kas ne tikai pastiprina skaņu, bet arī piešķir instrumentam raksturīgo tembrālo nokrāsu.

Mūsdienās ksilofons pārsvarā tiek spēlēts orķestra sastāvos. Lieli tehniskie vai skaniskie uzlabojumi šim instrumentam netiek veikti. Tā kā skaņas nokrāsas un tembra ziņā ksilofons ir ļoti spalgs un spilgts instruments, to lielākoties izmanto pūtēju un simfoniskā orķestra sastāvos, lai pastiprinātu un izceltu melodisko līniju vai bagātinātu instrumentāciju ar savu tembru.

Nozīmīgākie autori, kuri rakstījuši kompozīcijas un skolas ksilofonam, ir Džordžs Hamiltons Grīns (George Hamilton Green), K. O. Masers, Fransuā Dipēns (Francois Dupin), Moriss Goldenbergs (Morris Goldenberg), Dobri Palijevs (Dobri Paliev), Kaļiniks Kupinskis (Калиник Михайлович Купинский).

Nozīmīgākie ārzemju ksilofonisti ir A. T. Van Vinkls (A. T. Van Winkle), Čārlzs Lovs (Charles P. Lowe), Viljams Raits (William Reitz) un Hovards Kops (Howard Kopp).

Nozīmīgākie latviešu ksilofonisti ir Larisa Puzule, Pēteris Šāvējs, Atis Vintuks, Guntars Gercāns, Vigo Račevskis, Eduards Ābelskalns.