CPU: 1048 0H ARM (2х800MHz)
GPU: PICA200 133MHz GPU by DMP
RAM: 64MB
Video RAM: 4MB
Storage: 1.5GB встроенной памяти, слот для

Что касается микросхемной "начинки" 3DS, то помимо процессора от самой Nintendo, там были обнаружены чипы и других производителей: микросхема Fujitsu MB82M8080-07L, память NAND Flash от Toshiba, чип Texas Instruments PAIC3010B 0AA37DW, а также MEMS-гироскоп Invensense ITG-3270.

Размеры (в сложенном состоянии): ширина 7.3 см, длина 13.3 см, толщина 2 см.
Вес: приблизительно 226 г (включая вес стилуса, батареи и карты памяти SD).
Верхний экран: Широкоформатный (5:3) LCD-дисплей, создающий трехмерное стереоскопическое изображение без специальных очков. Способен воспроизводить приблизительно 16.77 млн цветов. Размеры — 7.6 см на 4.6 см. Разрешение — 800х240 пикселов (по 400 рядов пикселов на каждый глаз пользователя для создания 3D-эффекта).
Нижний экран: Сенсорный LCD. Способен воспроизводить приблизительно 16.77 млн цветов. Размеры — 6.1 см на 4.6 см. Разрешение — 320х240 пикселов.
Встроенные камеры: Одна внутренняя и две внешние (позволяют делать 3D-снимки). Разрешение каждой камеры — 640х480, однофокусные линзы, CMOS-матрицы мощностью 0,3 Мпикс.
Беспроводная связь: 2.4 ГГц. Обеспечивает создание локального соединения между множественными 3DS для многопользовательской игры и выполнения функции StreetPass. Обеспечивает подключение к Интернету в точках беспроводного доступа (протокол IEEE802.11 b/g с сертификатом безопасности WPA/WPA2). Рекомендованное расстояние беспроводной связи — в пределах 30 метров. Расстояние устойчивой работы может быть меньшим в зависимости от среды. WPA/WPA2 являются торговыми марками Wi-Fi Alliance.
Устройства ввода: У системы имеются следующие устройства ввода:

• Кнопки A/B/X/Y, L/R, START/SELECT, крестообразная кнопка выбора направлений
• Мини-джойстик Circle Pad (аналоговый, 360°)
• Сенсорный экран
• Встроенный микрофон
• Встроенные камеры
• Датчик движения
• Гироскопический датчик

Другие устройства ввода: К другим устройствам ввода относятся:

• Ползунок, позволяющий плавно регулировать глубину 3D-эффекта
• Кнопка HOME (вызывает меню HOME)
• Выключатель беспроводной связи (может заблокировать беспроводную связь даже во время игры)
• Кнопка POWER

Входы/выходы: К входам и выходам относятся:

• Слот для игровых картриджей
• Слот для карт памяти стандарта SD
• Коннектор крэдла для зарядки
• Гнездо для адаптера
• Аудио-выход (стерео)

Звук: Стерео-динамики, расположенные слева и справа от верхнего экрана (поддерживается виртуальный surround-эффект).
Стилус: Телескопический складной стилус (максимальная длина — приблизительно 9,9 см).
Источники питания: Адаптер переменного тока (WAP-002 [EUR]). Батарея Nintendo 3DS (литиево-ионная) [CTR-003].
Время зарядки: около 3,5 ч.
Время работы от батареи: При использовании игр и ПО для Nintendo 3DS — 3-5 ч. При использовании игр и ПО для Nintendo DS — 5-8ч. Продолжительность работы от батареи зависит от установленной пользователем настройки яркости экранов. Информация о времени работы от батареи является приблизительной. На время работы от батареи влияет использование различных функций 3DS.
Игровой картридж: Используются картриджи Nintendo 3DS, по размеру совпадающие с картриджем Nintendo DS, но имеющие небольшой выступ в верхней части.

Согласно информации от разработчика игр THQ, в Nintendo 3DS используется очень сложная защита от запуска нелицензионных копий игр, с помощью которой Nintendo собирается бороться с пиратством, значительно выросшим благодаря возможности использования дешёвой флеш-памяти в наладонных консолях и росту популярности файлообменных сетей.
Система будет представлена в двух цветовых схемах: голубой (Aqua Blue) и чёрной (Cosmo Black). Также на E3 2010 были замечены красная, фиолетовая и бронзовая/оранжевая расцветки. Во всех схемах вокруг основного экрана добавлена черная окантовка для усиления 3D эффекта.