Η απόφαση της ΕΠΟ να μην συμπεριληφθούν οι ομάδες της SL2 στην κλήρωση του Κυπέλλου οδήγησε παράλληλα την ομάδα της Ξάνθης για πρώτη φορά εκτός θεσμού ύστερα από την χρονιά της ίδρυσης, το 1967.
Στα 54 (με την έλευση του 2021) χρόνια ιστορίας του ΑΟΞ, το Κύπελλο Ελλάδας αποτελεί ένα ξεχωριστό κεφάλαιο. Από την στιγμή της πρώτης συμμετοχής στον θεσμό μέχρι και σήμερα η ομάδα της Θράκης πραγματοποίησε μεγάλες και σημαντικές πορείες στον θεσμό, με την κορυφαία βεβαίως στιγμή να αποτελεί η συμμετοχή στον τελικό του 2015. Θα μπορούσε να πει κάποιος πως από τη συγκεκριμένη διοργάνωση το όνομα του ΑΟΞ μεγάλωσε σημαντικά στον ποδοσφαιρικό χάρτη της Ελλάδας και αποτελούσε διακαή πόθο της προηγούμενης ιδιοκτησίας της ομάδας.
Η πρώτη συμμετοχή του ΑΟ Ξάνθη στο Κύπελλο Ελλάδας καταγράφεται την σεζόν 1967-1968, λίγο μετά δηλαδή από την ίδρυση της ομάδας, που ως γνωστόν προήλθε από την συγχώνευση Ασπίδας και Ορφέα Ξάνθης το καλοκαίρι του 1967. Έχοντας περάσει από τον πρώτο προκριματικό γύρο άνευ αγώνα μαζί με όσους είχαν προκροθεί στην φάση των 16 την προηγούμενη χρονιά (καθώς στη διοργάνωση της σεζόν 1966-67 η Ασπίδα, την οποία διαδέχθηκε ο ΑΟΞ, έχοντας αποκλείσει Πανσερραϊκό και Άρη στην τελευταία φάση των προκριματικών γύρο και στον Β’ γύρο αντίστοιχα, έφτασε μέχρι και τον γ’ γύρο, δηλαδή τη φάση των 16, όπου αποκλείστηκε από την ΑΕΚ.
Κάπως έτσι, ο πρώτος αγώνας του ΑΟΞ στον θεσμό του Κυπέλλου Ελλάδος ήταν για τον Β’ Γύρο εκείνης της σεζόν 1967-1968, όπου κλήθηκε να αντιμετωπίσει σε μονό αγώνα τον Ηρακλή Θεσσαλονικής στο Καυτανζόγλειο Στάδιο και γνώρισε την ήττα με 1-0 και μοιραία τον αποκλεισμό. Από τότε μέχρι φέτος μπορεί να ακολούθησαν αρκετοί πρόωροι αποκλεισμοί, ειδικά στα πρώτα χρονιά της νεοσύστατης ομάδας της Ξάνθης, που συνδυάζονταν κυρίως με αγώνες εκτός έδρας σε μακρινές περιοχές της Κεντρικής και Νότιας Ελλάδας, ωστόσο ο ΑΟΞ δεν είχε λείψει ποτέ μα ποτέ από τον θεσμό του Κυπέλλου.
Με το πέρασμα των χρόνων και καθώς ο ΑΟΞ ανέβηκε στην Α’ Εθνική κατηγορία τη σεζόν 1989-1990, οι μεγάλες στιγμές έγιναν ακόμη περισσότερες, με την Ξάνθη μάλιστα να φτάνει και μία ανάσα από την κατάκτηση του τροπαίου. Συνολικά, στην ιστορία του ο ΑΟΞ έχει φτάσει τέσσερις φορές στα ημιτελικά του Κυπέλλου, ενώ μία φορά έγραψε το ονομά του ως φιναλίστ.
Η πρώτη φορά που η Ξάνθη έφτασε στα ημιτελικά του θεσμού είναι τη σεζόν 2001-2002. Έχοντας τότε στον πάγκο τον Νίκο Καραγεωργίου, οι Θρακιώτες πέρασαν ως 1οι με 16 βαθμούς από τον 11ο όμιλο, όπου είχε αντιπάλους τους Κιλκισιακό, Αθηναϊκό και Απόλλων Κρύας Βρύσης. Ακολούθησε η φάση του Γ’ Γύρου όπου αντιμέτωπισε σε διπλούς αγώνες τον Ιωνικό και προκρίθηκε με συνολικό σκορ 1-0 (0-0 στη Νίκαια, 1-0 στην Ξάνθη). Στην προημιτελική φάση κλήθηκε να αντιμετωπίσει τον Άρη Θεσσαλονίκης και στο πρώτο παιχνίδι βρέθηκε με την «πλάτη τον τοίχο», καθώς ηττήθηκε εντός έδρας με 0-1. Κόντρα στα προγνωστικά όμως, η Ξάνθη ανέτρεψε την υπόθεση πρόκριση στο παιχνίδι του Χαριλάου καθώς επικράτησε του Άρη με 1-2 και πήρε μία πολύ μεγάλη πρόκριση στα ημιτελικά. Εκεί αναμετρήθηκε με την ΑΕΚ, σε ένα ζευγάρι αγώνων όπου ο ΑΟΞ αποκλείστηκε κυριολεκτικά στις λεπτομέρειες. Το 0-0 του πρώτου αγώνα της Ξάνθης άφηνε ανοιχτούς λογαριασμούς για την ρεβάνς της Νέας Φιλαδέλφιας. Στην Αθήνα το 0-0 έμεινε ως το τέλος, με τους φιλοξενούμενους να έχουν δικαιολογημένα παράπονα από τη διαιτησία για γκολ του Λαμπριάκου που ακυρώθηκε λανθασμένα. Εν τέλει η Ξάνθη γνώρισε τον αποκλεισμό με 1-0 στην παράταση, με την «Ένωση» μετέπειτα να φτάσει και στην κατάκτηση του τροπαίου.
Η δεύτερη φορά που ο ΑΟΞ έφτασε στην φάση των ημιτελικών ήταν τη σεζόν 2004-2005. Αρχικά, στον Α’ γύρο αντιμετώπισε σε διπλούς αγώνες τον Πανδραμαϊκό όπου και προκρίθηκε με συνολικό σκορ 5-1 (1-1 στη Δράμα, 4-0 στα Πηγάδια), στη συνέχεια στον Β’ γύρο απέκλεισε τον Λεβαδειακό με το ίδιο συνολικό σκορ (1-2 στη Λειβαδιά, 3-0 στα Πηγάδια), ενώ στον Γ’ γύρο απέκλεισε το Αιγάλεω με συνολικό σκορ 1-0 (1-0 στα Πηγάδια, 0-0 στην Αθήνα). Στα προημιτελικά τέθηκε αντιμέτωπος με την Λάρισα και στο πρώτο παιχνίδι γνωρίζει την ήττα με 1-0 στο «Αλκαζάρ»· σε μία εμφατική εμφάνιση όμως στα Πηγάδια ο ΑΟΞ επικράτησε με 4-1 και ανετρέψε το εις βάρος αποτέλεσμα. Στα ημιτελικά βρήκε ως αντίπαλο τον Άρη, ο οποίος είχε υποβιβαστεί στην Β’ Κατηγορία εκείνη τη χρονιά. Στο πρώτο παιχνίδι στο Χαριλάου οι Ξανθιώτες κάνουν πολύ μεγάλο βήμα πρόκρισης καθώς επικρατούν με 1-2. Στα Πηγάδια όμως τα πράγματα δεν εξελίχθηκαν καλά, διότι ο Άρης καταφέρνει και παίρνει τη νίκη με 0-2, με το εισητήριο για τον τελικό να χάνεται κυριολεκτικά μέσα από τα χέρια του ΑΟΞ.
Η τρίτη πορεία μέχρι τα ημιτελικά ήταν τη σεζόν 2006-2007, όπου και πάλι το εισητήριο για τον τελικό χάθηκε στις λεπτομέρειες. Αρχικά, για τον Γ’ και Δ’ γύρο αποκλείει κατά σειρά (σε μονούς αγώνες) Αστέρα Τρίπολης και Πανιώνο και μάλιστα σημειώνει δύο διπλά (0-1 και σε Τρίπολη και σε Νέα Σμύρνη). Στα προημιτελικά η Ξάνθη πέρασε το εμπόδιο του Ηλυσιακού με δύο νίκες (0-2 εκτός, 1-0 εντός) και στα ημιτελικά κλήθηκε να αντιμετώπισει τον Παναθηναϊκό. Το 0-0 του ΟΑΚΑ άφηνε μεγάλες πιθανότητες πρόκρισης στον ΑΟΞ ενόψει της ρεβάνς στα Πηγάδια. Το όνειρο του τελικού ωστόσο εξανεμίστηκε, καθώς ο ΠΑΟ επικράτησε με 0-1 και πήρε εκείνος τη μεγάλη πρόκριση.
Η τέταρτη φορά ωστόσο που ο σύλλογος έφτασε στην ημιτελική φάση ήταν και η φαρμακερή και αποτελεί τη μεγαλύτερη στιγμή στην ιστορία της Ξάνθης: την μεγάλη πορεία μέχρι και τον τελικό του Κυπέλλου Ελλάδος της σεζόν 2014-2015. Αρχικά, στον 3ο όμιλο με ΟΦΗ, Νίκη Βόλου και Ζάκυνθο κατακτά τη… δεύτερη θέση με 4 βαθμούς (1ος ο ΟΦΗ με 6). Στη συνέχεια, στη φάση των 16 πέταξε εκτός θεσμού τον Παναθηναϊκό· το 1-1 στον πρώτο αγώνα στα Πηγάδια έδινε ένα μικρό προβάδισμα στους Πράσινους, η μεγάλη νίκη στη Λεωφόρο με γκολ στο τέλος του αγώνα έδωσε την τεράστια πρόκριση στην Ξάνθη. Στα προημιτελικά αντιμετώπισε τον ΟΦΗ, ο οποίος είχε αποκλείσει προηγουμένως τον Πανθρακικό και τον οποίο είχε ξαναντιμετωπίσει στην φάση των ομίλων. Ο ΑΟΞ πήρε την πρόκριση με συνολικό σκορ 4-1 (1-1 στην Κρήτη, 3-0 στα Πηγάδια). Στα ημιτελικά βρήκε απέναντι του τον Ηρακλή, με την πρόκριση ουσιαστικά να κρίνεται στο πρώτο ματς στο Καυτανζόγλειο, όπου η ομάδα του Ραζβάν Λουτσέσκου επικράτησε 0-1 χάρη σε γκολ του Κλέιτον. Το 0-0 στο δεύτερο ματς των Πηγαδίων έμεινε στην ιστορία, καθώς για πρώτη φορά στην ιστορία της η Ξάνθη φτάνει στον τελικό της δεύτερης τη τάξει μεγαλύτερης διοργάνωσης του ελληνικού ποδοσφαίρου, όντας η πρώτη ομάδα από τη Θράκη που το καταφέρνει. Η μεγάλη στιγμή ήταν στις 23 Μαΐου του 2015, όπου η Ξάνθη έγραφε το όνομα της σε έναν τελικό Κυπέλλου. Σε ένα παιχνίδι που θα μείνει για πάντα χαραγμένο στους οπαδούς της ομάδας και μόνο από τη συμμετοχή στη μεγάλη γιορτή, έστω και αν γνώρισε την ήττα με 3-1 από τον πρωταθλητή εκείνης της χρονιάς και πολυνίκη του θεσμού Ολυμπιακό.
Μετά από 54 ολόκληρα χρονια λοιπόν, για πρώτη φορά ο ΑΟΞ δεν θα λάβει μέρος στο Κύπελλο Ελλάδος…
