Il Nintendo 64 è il successore del Super Famicom (in America ed Europa Super NES), console della Nintendo uscita nel 1990. Durante i primi anni novanta erano in sviluppo varie tecnologie per migliorare le capacità delle console dell'epoca: alcune di queste si erano tradotte in chip aggiuntivi che venivano di volta in volta inseriti a discrezione degli sviluppatori nelle cartucce e servivano per aumentare le prestazioni dei giochi aggiungendosi all'hardware del Super Nintendo.

Nel 1995/96, quando ormai l'era del Super NES era avviata definitivamente alla fine, le grandi  software house iniziarono a pensare alla successiva generazione di console, e mentre molte case optarono per il passaggio ai 32 bit, la Nintendo scelse invece di passare direttamente ai 64 bit e così, dopo alcuni anni di sviluppo, nacque l'Ultra 64, poi cambiato in Nintendo 64.

Lo sviluppo di applicazioni del Nintendo 64, terminò nel 2003 , con lo sviluppo di The Legend of Zelda: The Wind Waker, e Resident Evil 0, ma a loro volta riprogrammati per la successiva console, il Nintendo Gamecube.

Il Nintendo 64 vendette molto soprattutto in Giappone, ed ebbe buon riscontro in tutto il mondo superando la quota 30 milioni di unità vendute. Nonostante i buoni risultati, il Nintendo 64 non riuscì a ripetere gli stessi risultati esaltanti del NES e dello SNES venendo nettamente sconfitto dalla Playstation, prodotta dalla Sony, che stabilì un record vendendo oltre 100 milioni di unità.

La scelta di Nintendo di usare anche per questa console il sistema a cartucce, giustificata dal desiderio di scongiurare la pirateria, deluse molti fan che attendevano un prodotto avveniristico al pari della rivale PlayStation e si rivelò infelice anche dal punto di vista commerciale; la PlayStation infatti poteva riprodurre anche CD musicali oltre ai giochi, offrendo quindi un intrattenimento multiforme che colpì particolarmente i consumatori. Inoltre il basso costo di produzione dei CD ROM consentì alla Sony di rimettere in vendita i giochi non più di punta a prezzi ridottissimi, cosa che invece Nintendo non poteva fare a causa dell'alto prezzo di fabbricazione delle cartucce. Dal successivo Gamecube anche Nintendo passerà al supporto ottico per le proprie console.

• Central Processing Unit:
  • NEC VR4300-64 bit da 4.6 milioni di transistor@93.75 MHz
  • 24 KB^[7] cache di primo livello
  • Architettura MIPS / R4300i RISC
  • Capacità matematica totale della CPU: 93,0 milioni di operazioni al secondo
  • Processo di fabbricazione a 0.35 micrometri:
• • Unità vettoriale per interi a 8-bit
  • Rendering grafico di picco pari a 150.000 poligoni al secondo con tutte le elaborazioni, 600.000 poligoni monocromi al secondo.
  • Elaborazione:
    • Z-buffering
    • Anti-aliasing
    • Texture mapping
    • Filtro lineare (bilineare e trilineare)
    • Mip-mapping
    • Gouraud shading
  • Filtrate in pixel da 30 megasamples al secondo con Z-buffer
  • 16.7 milioni di colori (32.768 sullo schermo)
  • Risoluzioni: 320x249 / 640x480 pixel
• Memoria:
  • 4 Mbyte RDRAM
  • System babdwithd @562.5 MB/secondo
  • Latenza di 640 nanosecond 
• Sonoro:
  • 16-bit stereo
  • 100 canali PCM lineare (massimo 16-24 di elevata qualità). Ogni canale occupa per intero un ciclo della CPU
  • Frequenza di campionamento  a 48.0 kHz
  • Formati supportati: MIDI, MP3, ADPCM e Tracker
• Supporti di Memorizzazione:
  • Cartucce elettroniche da 4 a 64 MByte
• Controller con stick analogico, funzione di vibrazione e ingresso per memorycard card (Controller Pak)
• Input / Output
  • 4 porte per controller
  • Porta d'espansione per Expansion Pak

• La macchina si presenta come una scatola rettangolare di colore nero (ma durante gli anni uscirono anche edizioni speciali caratterizzate da colori diversi) con gli spigoli arrotondati e che presenta sul lato superiore una fessura per l'inserimento delle cartucce contenenti i giochi e sulla parte frontale 4 connettori per i gamepad, senza comprare periferiche esterne.
• La console funziona mediante cartucce che vengono direttamente inserite nella macchina. Questo sistema consente di immagazzinare meno dati rispetto ai CD-ROM, ma permette tempi di caricamento minimi, possibilità di salvataggio senza ausilio di memorycard, e scongiuramento della piaga della pirateria.
• Il Nintendo 64 presenta quattro uscite per i gamepad, in modo tale che si possa giocare con titoli multiplayer per quattro giocatori senza dover comprare supporti aggiuntivi come il Multitap di Sony.
• Sotto il gamepad è disponibile uno slot che consente di inserire periferiche addizionali.
• Davanti alla console è presente uno slot per inserire un nuovo banco di memoria RAM.
• Sotto alla console è presente uno slot utilizzato per collegare la console con il Nintendo 64 DD, espansione hardware uscita solo in Giappone.
• A differenza del suo predecessore (il SNES), il Nintendo 64 non può fornire in uscita un segnale video RGB, e, nella versione europea, nemmeno S-Video. Questo significa che un N64 europeo ha come miglior segnale video possibile in uscita il video composito.

Il controller del Nintendo 64, tra i fan chiamato "tricorno" a causa della sua particolare forma con 3 maniglie per afferrarlo, presenta:

• Una leva analogica al centro del controller, con base ottagonale, sulla maniglia centrale;
• Una croce digitale posta a sinistra del controller;
• Sei tasti frontali, di cui due sono chiamati A e B (rispettivamente di colore blu e verde), gli altri quattro sono gialli, al centro dei quali vi è la lettera C e su ognuno di essi vi è una freccia direzionale (nel controller del Nintendo GameCube furono poi sostituiti da una seconda leva analogica, chiamata stick C);
• 3 tasti dorsali, di cui L ed R posti rispettivamente a sinistra e a destra, e Z è posto dietro la maniglia centrale del controller;
• Tasto START al centro del controller;
• Espansione posta nella parte alta del retro del controller, ideata per accogliere tre accessori opzionali aggiuntivi:
  • il Rumble Pak, che permetteva una funzione di vibrazione;
  • il Controller Pak, una memoria aggiuntiva adoperata da alcuni giochi, che permetteva il salvataggio di dati opzionali;
  • il Transfer Pak, un accessorio che permetteva di trasferire alcuni dati di gioco tra il Nintendo 64 e il Nintendo GameBoy, la console portatile Nintendo. Fu poco supportata, dato che permetteva il trasferimento di foto scattate con un accessorio del Game Boy, la Game Boy Camera, e il trasferimento di dati fra i titoli Pokemon Stadium e Pokemon Stadium 2  con i tre titoli di Pokemon del Game Boy presenti all'epoca (Pokemon Rosso, Blu e Giallo).

È uno dei controller più innovativi mai introdotti nel mercato videoludico. Esso può essere usato in due configurazioni: nella prima lo si utilizza con le mani sulle maniglie esterne, trascurando la leva analogica e il tasto Z, nella seconda si predilige la maniglia centrale andando a sfruttare questi due elementi, trascurando la croce digitale e il tasto L. Comunque generalmente sono stati i giochi a "imporre" una delle due configurazioni di gioco. Il gioco The Legend of Zelda:Ocarina of time introdusse una tecnica di gioco, attualmente usata nei giochi recenti, estremamente innovativa, che permetteva, ad esempio in un combattimento contro un nemico, di "agganciare" il bersaglio in questione, ovvero fare in modo che la telecamera lo inquadri automaticamente in ogni situazione di gioco, a prescindere dai movimenti effettuati dal personaggio protagonista e dal bersaglio stesso; essa è chiamata Z-targeting, proprio in funzione del fatto che quest'"agganciamento" si effettua tramite pressione del tasto Z. Le altre due grossissime novità di questo controller sono state le introduzioni nel mercato videoludico di massa la leva analogica, e la funzione di vibrazione (opzionale); data l'importanza di queste due nuove feature, in seguito anche la Sony dotò la Playstation di una revisione del proprio controller, realizzandone di fatto una seconda versione, il DualShock, che ora disponeva di due leve analogiche e della funzione di vibrazione integrata e autoalimentata.