El 11 de noviembre del 2006, Minogue regresa a la gira Showgirl: Homecoming Tour, donde bromeó y río con sus fans, y que lloró tras dedicarle su canción Specially For You a su padre, un superviviente del cáncer de próstata. La siguiente noche, Bono, el vocalista de U2, apareció y canto a dúo la canción Kids, por estar la banda en su gira Vertigo. También Dannii Minogue, la hermana, apareció en una seguidilla de presentaciones. El 31 de diciembre del 2006, fue vista en el show de año nuevo de la Wembley Arena de Londres, tras pasar la Navidad con su familia.

El 13 de enero del 2007, Minogue debió posponer una presentación por una moderadamente severa infección respiratoria, y el 23 de enero realizó tal presentación. Para celebrar 20 años de carrera desde que The Loco-Motion se puso en el nº 1 de ls lista, el 3 de agosto, realizó una fiesta privada.

El 21 de septiembre del 2007, el sitio web oficial de Minogue anunció: «¡La espera, por fin se acabó! El 26 de noviembre, Minogue lanza X, su primer álbum después de 4 años». El álbum, su décimo, muestra 13 nuevas canciones, y fue grabado en Londres, Estocolmo e Ibiza. Entre los productores, se encuentran antiguos colaboradores, como Guy Chambers, Cathy Dennis y Richard Stannard, tanto como nuevos integrantes del equipo, tales como Bloodshy & Avant, Calvin Harris y Edwin "Lil' Eddie" Serrano. El primer sencillo del álbum fue 2 Hearts, lanzado en Reino Unido el 12 de noviembre. La canción empezó a ser tocada en la radio desde el 10 de octubre, al mismo tiempo que comenzó la promoción del sencillo.

Conjunto con su nuevo lanzamiento, Minogue presenta el documental White Diamond, dirigido por su amigo y estilista William Baker. Habla de la enfermedad que la mantuvo fuera de los escenarios y su regreso a los mismos con la gira Showgirl Homecoming que abarcó Australia y Reino Unido. El 10 de noviembre del 2007, fue transmitido en ITV 1, el especial El Show de Kylie, un programa de una hora en donde interpretó por primera vez las canciones de X. Algunas de las escenas más notables fueron divertidas actuaciones como el hecho de que a Jason Donovan le costara reconocer a Kylie y una pelea de hermanas con Dannii Minogue. El show tuvo una audiencia de 5,03 millones de televidentes.

El 28 de noviembre, Minogue anunció una nueva gira internacional, KYLIEX2008. Los boletos para el evento del Reino Unido se vendieron rápidamente en sólo 30 minutos. El 11 de diciembre del 2007 participó en el Concierto del Premio Nobel de la Paz en Oslo, Noruega, y luego cantó en Factor X con el eventual ganador, Leon Jackson, cuyo mentor fue la hermana de Minogue.

A finales de Diciembre, se anunció que Minogue estaba en la Lista de Honores de Año Nuevo 2008 de la Reina Isabel II del Reino Unido, y Minogue fue premiada con la OBE por sus servicios a la música.

In my Arms y Wow fueron los segundos sencillos simultáneos para X, publicados en febrero de 2008. El primero fue promocionado en todo el mundo mientras que Wow alcanzó la quinta posición en Reino Unido además de ser interpretado en la ceremonia de los Brit Awards en donde ganó por segunda ocasión el premio por Mejor Solista Internacional. En Estados Unidos el álbum X fue lanzado en el mes de abril de 2008, teniendo como primer sencillo promocional All I See, con la particularidad que el mismo presenta la voz del rapero MIMS ; dicha colaboración aparece como Bonus Track en la versión estadounidense del álbum. Kylie estuvo en los shows estadounidenses Dancing With The Stars y The Ellen Show, entre otros, promocionando su último lanzamiento musical.

En Abril de 2008 el cantante Mexicano Aleks Syntek une su voz para una versión dueto de In My Arms de Kylie Minogue donde Aleks adapta algunas partes de la canción. Este tema se lanza a las radios la semana del 27 de Abril y el track será incluido en la edición especial para Latinoamérica del Album X y también será lanzada en una recopilación de éxitos de Aleks Syntek. El cantante mexicano comentó que este fue un mutuo acuerdo en el que, cuando Kylie Minogue visitara México, él partiparia con ella en la promoción y viceversa.

El 3 de junio de 2008, Kylie ofreció un show en vivo en Madrid, hecho histórico para el público hispano pues suponía su primera actuación en España, tras dos décadas de carrera.

Kylie recibió, a principios de Julio, la condecoración del OBE por parte del Príncipe Carlos de Inglaterra.