O console Nintendo 64 foi lançado em 1996 e foi a última máquina baseada em cartuchos da empresa. Foi o predecessor direto do console GameCube, lançado em 2001. O Nintendo 64, também conhecido como N64, veio com um controle ergonomicamente projetado que suportava o acessório Rumble Pack, projetado para fornecer uma sensação física que complementava a ação na tela do videogame. Hoje um item de colecionador, o N64 foi o primeiro console de jogos 3D de 64 bits da empresa e pavimentou o caminho para o console Wii.
O acessório Nintendo 64 Rumble Pack conecta-se na parte traseira do controle e é o primeiro acessório de controle de videogame doméstico a fornecer feedback físico relacionado ao jogo. Baseado na ação na tela, o Rumble Pack produz graus variados de vibração, aprimorando a experiência do jogador.
Com o desenvolvimento do console GameCube, a Nintendo manteve o recurso Rumble Pack, mas o integrou ao controle do GameCube. Isso impediu que os jogadores precisassem comprar o recurso como acessório, mas quando falhava ou quebrava, um controle totalmente novo era necessário para fazer o dispositivo vibrar novamente. Quando lançou o console Wii em 2006, a Nintendo revolucionou a forma como os jogadores interagem com videogames ao projetar um controle baseado em movimento que também possui os elementos básicos da tecnologia Rumble Pack.
O console Nintendo 64 veio com 4 MB de RAM, expansível para 36 MB, e exibe mais de 16 milhões de cores a 640 por 480 pixels de resolução. O processador principal RISC R4300i de 94 MHz de 64 bits operava usando 64 caminhos de dados e era complementado por um coprocessador RISC de 63 MHz de 64 bits que controlava os gráficos. Eventualmente, os Rumble Packs da Nintendo foram vendidos em pacotes que incluíam um memory card que fornecia memória expandida através da conexão do Rumble Pack.
Conhecido inicialmente como "Project Reality", a Nintendo e sua parceira Silicon Graphics começaram a trabalhar no console Nintendo 64 em 1993. Como sistema de 64 bits, o N64 era esperado para superar seus concorrentes, que só produziam sistemas de 32 bits na época. Em 1994, o título de trabalho do console foi mudado para Ultra 64 e a Nintendo anunciou que usaria cartuchos de 100 megabits para seus jogos em vez de discos compactos, que seus concorrentes já haviam começado a usar. A Nintendo defendeu essa mudança apontando que jogos baseados em CD exigiam tempos de carregamento mais longos que jogos baseados em cartucho e que CDs eram menos práticos. Muitos desenvolvedores de software abandonaram o projeto, deixando a Nintendo como única licenciada para seus jogos de N64. No lançamento do console em 1996, seu nome mudou para a designação atual e eventualmente vendeu mais de 30 milhões de unidades mundialmente.