任天堂64（Nintendo 64，簡稱N64），是任天堂公司開發的第三代家用家用游戲機，是SFC的后續機種。于1996年6月23日在日本面世，而北美洲于1996年9月29日、歐洲和澳洲于1997年3月1日、法國于1997年公開發售。

首次公布N64是在1995年11月24日，于日本的第七屆Shoshinkai Software展覽會。而有關相片則由Game Zero雜志經由互聯網發布，而官方報道則于數星期后于初期的Nintendo Power 網站，及于第85期任天堂雜志公布。

開發過程中的N64被命名代號為Project Reality。這個名稱是來自任天堂能夠生產出與超級電腦同等的計算機圖形界面。公開后將名稱改為任天堂超級64 (Nintendo Ultra 64)，64指的是其所裝置的64位元處理器。但于1996年2月1日，即5個月后，任天堂將該名稱刪掉了"Ultra"。

顧名思義，它使用的是64位元RISC（精簡指令集架構）的處理器。值得注意的是，N64問世的時候光碟已經相當普及，但任天堂公司依然執著使用卡匣作為游戲的儲存媒體。

于首次發表N64后，Rareware(英國)及Midway(美國) 兩間公司主張使用任天堂64的硬件來制作動作游戲：Killer Instinct 及 Cruis'n USA，但事實上，最后推出的游戲，硬件并沒有任何幫助，這兩個游戲只使用了硬盤及TMS處理器。Killer Instinct是當時最先進的游戲，它的特色在于事先演算了在硬盤中儲存的背景動畫。

任天堂以創新的手法來招徠顧客，但在這之前許多的創意性手法其實已被使用過：第一個64位元的家用主機其實是Atari Jaguar (雖然這向來有所爭議，Jaguar只是擁有兩個32位元的中央處理器)；第一個采用類比搖捍；第一個使用四個手把插孔的主機是Bally Astrocade。但無論如何，任天堂64是第一個運用這些手法而受到熱烈歡迎的主機。

任天堂64的系統設計是由Silicon Graphics所負責,SGI的特色在于他們的注冊商標---虛擬三十二位元顏色系統(dithered virtual 32-bit color graphics).早期的N64開發系統裝備了SGI的Indy。

N64是第一個支援mipmapping和anti-aliasing繪圖技術的家用主機，但N64在圖像表現上有所缺陷，因為它缺乏足夠的影像內存去儲存立體圖形上的貼圖(N64只采用卡匣和擴張RAM)，這使游戲設計者只能使用一些像素低的貼圖再加上以雙線性過濾來做出比較多的模糊效果來補償這個不足。

卡帶與光碟

任天堂64是最后一個使用卡匣來儲存游戲的電視游戲機。任天堂之所以選擇卡匣，有以下優點：

卡匣的讀取速度比起光碟快上許多?！白x取中……”的畫面在許多使用光碟的電視游戲機，如：Sega Saturn上看到, 而大部分的N64游戲則很少需要讀取的時間。

卡匣不易復制且復制的成本也很高，如此一來就能夠抵抗盜版問題(盡管任天堂所獲得的利潤會比較低)。但后來一些未經任天堂認可的讀光碟器被人制造了，它們看起來些看起來和如PlayStation上的一般光碟裝置有異，但還是可以為任天堂64讀取光盤上的游戲。

擁有在卡匣上搭載特殊芯片的可能性，這個方法在一些SNES上的游戲可以看到。

大多數的卡匣可以自行儲存特有的資料及游戲流程，使昂貴的記憶卡不再是玩家必需的。儲存資料需要卡匣中使用電池:電池的能源將會逐漸減少，但電力通?？删S持一整年。

任天堂選擇了卡匣作為N64游戲的載體。任天堂原本在1988年與Sony簽署了合約，要開發SNES的外接光碟裝置。但因為Sony堅持他們想接收所有以光碟推出的游戲收益做為回報，以及除了外接光碟裝置外，Sony可以發行SNES與光碟裝置的整合機種(the PlayStation)，使得任天堂后來改變了合約(任天堂稍后與荷蘭的Philips合作發展SNES的光碟裝置，但這個合作計劃后來也沒有任何下文。)。而Sony為了抗議任天堂，后來在他們的32位元主機上保留了這個名字.任天堂也為此控告Sony，雖然后來這個紛爭已經被平息。

用圖表可得出，任天堂的卡匣系統的收益已經很難區分。當 N64 游戲通常需要更多的多邊形描繪時，有限的 ROM 卡匣容量限制了可用紋理的數量，導致游戲只有平庸的平影效果。之后如生化危機2需要更多的存儲容量的游戲，當媒體容量允許時，可顯示出 N64 更好的圖形效果，但這種性能在戰爭游戲中來得晚并且是高價。

同時,任天堂的競爭對手(Sony的PlayStation和Sega的Saturn)所發行的主機是使用光碟來做為游戲的載體。由于光碟的制造和流通成本較為便宜，將使得第三廠商的花費較少，這使過去原本支持任天堂游戲主機的游戲開發商轉而加入任天堂的競爭對手陣營里，以獲得較高的利潤。而最后，卡匣與光碟這兩種儲存媒體的爭論在最終幻想VII的發行平臺選擇上達到最高點，盡管最終幻想的前六個作品都在任天堂的游戲主機上發行，這個系列作的發行公司Squaresoft選擇了在Sony PlayStation上發行最終幻想VII，這起事件可以說是對任天堂的卡匣式系統發出了個高度的公開譴責，也損害了任天堂的聲譽。

N64制作卡匣的成本也遠高于CD:一本游戲雜志在此時提到了一個卡匣平均要花費的成本是美金25元，CD則只有美金10元。也因為如此, N64的游戲售價比PlayStation的游戲還高，大部分的PlayStation游戲很少超過美金50元，但N64的游戲售價卻在美金70-75元之間。

盡管有著上述的問題，N64仍然發行了許多受歡迎的游戲，主機的生命周期也相當長，N64在這次的游戲主機戰爭中也取得了第二名的位置(市場占有率40%)，另外，第一名則是PlaySation(市場占有率51%), 這都是歸功于任天堂自主開發的游戲，有如超級馬里奧系列和塞爾達傳說系列這一些只在任天堂主機上開發的游戲。而007 黃金眼、生化危機2、Shadow Man、毀滅戰士64 及 雷神之錘II這一類游戲亦為任天堂64帶來一些成年的玩家。

在2001年,任天堂64的下一代主機被以光碟為載體的Nintendo Game Cube所替代，不過這個主機并不使用主流的CD/DVD技術(選擇基于 DVD 但不兼容普通DVD的GameCube 光盤)，Nintendo Wii是任天堂第一臺使用標準儲存媒體的游戲主機。