Wii U sử dụng một mô-đun đa chip tùy chỉnh (MCM) được phát triển bởi AMD, IBM và Renesas hợp tác với Nintendo IRD và Nintendo Technology Development. MCM gồm một đơn vị xử lý trung tâm "Espresso" (CPU) và chip đồ họa "Latte" (GPU), cũng như chip bộ nhớ SEEPROM. CPU Espresso, được thiết kế bởi IBM, bao gồm một bộ vi xử lý ba nhân dựa trên PowerPC 750 với 3 MB bộ nhớ cache chia sẻ L2 và tốc độ khoảng 1,24 GHz.[lower-alpha 1] Mặc dù thuộc về gia đình PowerPC, Espresso cũng có cùng khái niệm kiến trúc với POWER7, chẳng hạn như việc sử dụng bộ đệm eDRAM và được sản xuất tại 45 nm. Chip đồ họa Latte chứa cả GPGPU "GX2", chạy các ứng dụng Wii U và GPU "GX", cho phép tương thích ngược với các trò chơi Wii. GX2, được thiết kế bởi AMD, dựa trên kiến trúc Radeon R600 / R700 và có tốc độ khoảng 550 MHz.[lower-alpha 1] Nó được sản xuất tại 40 nm và chứa 32 MB bộ nhớ cache eDRAM, cũng có thể hoạt động như bộ nhớ cache L3 cho CPU.[lower-alpha 1] GX, ban đầu được thiết kế bởi ArtX, chứa 1 MB và 2 MB bộ nhớ cache eSRAM. Chip Latte cũng bao gồm bộ xử lý ARM9 tùy chỉnh thứ cấp với bộ nhớ SRAM 96 KB xử lý các tác vụ nền trong khi chơi trò chơi hoặc trong khi máy ở chế độ ngủ và mô-đun âm thanh phần cứng chuyên dụng DSP.

Máy chứa bộ nhớ hệ thống DDR3 2 GB bao gồm bốn DRAM 512 MB với băng thông tối đa 12,8 GB / giây. Số này gấp 20 lần Wii.[79] Trong số này, 1 GB được dành riêng cho hệ điều hành và không dành cho trò chơi. Kiến trúc bộ nhớ cho phép CPU và GPU truy cập vào cả bộ nhớ chính của bộ nhớ DDR3 và bộ nhớ đệm cache eDRAM trên GPU, loại bỏ sự cần thiết cho các vùng bộ nhớ riêng biệt, chuyên dụng.[80] Máy bao gồm bộ nhớ flash eMMC nội bộ 8 GB (Basic) hoặc 32 GB (Deluxe (NA) / Premium (WW)), có thể mở rộng thông qua thẻ nhớ SD lên đến 32 GB và ổ đĩa cứng gắn ngoài USB lên đến 2 TB.[81][82]

Wii U có kết nối mạng không dây 802.11 b / g / n và hỗ trợ Fast Ethernet với phụ kiện, Bluetooth 4.0, tổng cộng bốn cổng USB 2.0 và khe cắm thẻ nhớ SD / SDHC.[4][83] Một cổng nguồn bổ sung cũng được bao gồm để cấp nguồn cho Wii Sensor Bar, một bộ phát hồng ngoại phụ trợ được sử dụng bởi các thiết bị ngoại vi Wii Remote để theo dõi chuyển động. Các tùy chọn đầu ra video bao gồm 1080p, 1080i, 720p, 576i, 480p và 480i, qua HDMI 1.4 và componet video  (YPBPR, D-Terminal và RGB SCART) hoặc 576i, 480i màn hình rộng anamorphic thông qua composite video  (S-Video, SCART và D- Terminal). Các tùy chọn đầu ra âm thanh bao gồm âm thanh vòm PCM tuyến tính 6 kênh 5.1 hoặc âm thanh nổi tương tự. Máy cũng hỗ trợ hình ảnh và video lập thể (3D).

Tay cầm

Wii U GamePad là bộ điều khiển chính của máy: tính năng chính của nó là màn hình cảm ứng điện trở 6.2 inch (15.7 cm), có thể được sử dụng như một người bạn đồng hành với các trò chơi đang được phát trên TV hoặc như một GamePad mà không cần TV. GamePad được thiết kế để cho phép một khái niệm được Nintendo gọi là "cách chơi bất đối xứng": trong trò chơi nhiều người, người chơi sử dụng GamePad có thể có mục tiêu và trải nghiệm trò chơi khác với những người đang cùng chơi.[84][85]

Nội dung hiển thị của GamePad tự phát trên Wii U và phát trực tiếp không dây dưới dạng video cho GamePad.[86] GamePad cũng hỗ trợ truyền thông gần; thẻ và các tượng nhỏ được thiết kế đặc biệt, chẳng hạn như dòng Amiibo của Nintendo, có thể được sử dụng với GamePad để tương tác với các trò chơi. Tại Nhật Bản, nó cũng có thể được sử dụng cho các khoản thanh toán không cần tiếp xúc từ eShop với thẻ Suica;[87][88][89][90][91]

Bộ điều khiển Wii U Pro mới được phát hành cùng với Wii U. Bộ điều khiển Wii U Pro là phiên bản cập nhật của bộ điều khiển cổ điển của Wii được thiết kế để thu hút người chơi "hardcore", với thiết kế gamepad truyền thống giống với thiết bị được sử dụng bởi các dòng PlayStation và Xbox (và đặc biệt là tay cầm của Xbox 360) và tuổi thọ pin 80 giờ.[92][93][94][95][96] Bộ điều khiển Wii U Pro tương thích với các trò chơi Wii U được hỗ trợ nhưng không được Wii hỗ trợ.[97]

Wii U tương thích với Wii Remote và Wii Remote Plus, cùng với Nunchuk và Classic Controller. Có thể đồng thời sử dụng bốn Wii Remote hoặc Pro Controllers, cũng như có thể hỗ trợ lên đến hai GamePads. Hầu hết các phần mềm đòi hỏi Wii Sensor Bar để sử dụng Wii Remotes, mặc dù chẳng hạn như Off-TV Play và Wii Mode, cho phép Wii U GamePad tự nhận diện Wii Remotes.[98][99] Wii U không hỗ trợ GameCube controlers. Trong khi phụ kiện USB cho phép các GameCube controllers được sử dụng trong trò Super Smash Bros. for Wii U, nhưng không tương thích với phần mềm khác.