Deși fiecare buton poate fi configurat pentru a efectua o acțiune specifică și distinctă, au toate lucrările pe același principiu. În esență, fiecare buton este un comutator care completeaza un circuit atunci când este apăsat. Un disc de metal mic de sub butonul este împins în contact cu două benzi de material conductor pe placa de circuit din interiorul controlerului. În timp ce discul de metal este în contact, se conduce de energie electrică între cele două benzi. Regulatorul simte că circuitul este închis pe care o transmite date la N64. CPU compara ca datele cu instrucțiunile din software-ul de joc pentru acel buton, și declanșează răspunsul adecvat. Există, de asemenea un disc metalic sub fiecare braț al pad direcțional. Dacă joci un joc în care împingând în jos pe pad direcțional determină caracterul Crouch, un șir similar de conexiuni este facut din momentul in care împinge în jos de pe tastatura pentru a în cazul în care personajul se ghemuiește.
joystick-ul analogic funcționează într-un mod complet diferit de butoanele descrise mai sus. Două roți sunt poziționate în unghi drept între ele de mai jos butonul de navigare. Ori de câte ori joystick-ul este mutat, cele două roți rândul său, ușor. Sloturi mici sunt aranjate în jurul perimetrului de fiecare roată. Roțile sunt fiecare montate între un LED (Light Emitting Diode) și o celulă foto. Lumina de la LED, strălucește prin fantele din roata pe celula, creează o cantitate mică de curent. Când cantitatea de schimbări ușoare, nivelul de schimbările actuale. Prin monitorizarea ieșirea fiecărei celule foto, N64 poate determina unghiul exact după care joystick se desfășoară, și să declanșeze răspunsul adecvat.
O altă caracteristică a controlerului N64 este posibilitatea de a adăuga opțiuni prin intermediul unui slot de expansiune pe partea inferioară a controlerului. O opțiune populară este Rumble Pak, care oferă force feedback. Această caracteristică oferă o stimulare tactila la anumite acțiuni într-un joc. De exemplu, într-un joc de curse, s-ar putea simți o vibrație discordan
