十字ボタン、A/Bボタン、START、SELECTボタンをそなえたコントローラを、本体に直接接続した形で2つ持つ。横長の板状で左に十字キー、右にボタンを複数個配置した形態は、その後のゲーム機のコントローラの標準的な形となった。初期に製造されたコントローラーはABボタンが四角いシリコン樹脂（シリコンゴム）製だったため連打がきかず、ボタンを酷使するとシリコンゴムがちぎれてボタンが抜ける問題があり、後に丸いプラスチック製のものへと改良がなされた。また、この四角ボタンの最初期の出荷分（発売日頃）に関してはコントローラのケーブルとRFスイッチのケーブルが灰色になっている。コントローラをはじめとして、赤と白を基調とした本体のカラー配置の基準は、当時最も安価な部材の色が赤と白だったことに由来する。コントローラは本体に直接接続されているが、交換用に店頭で販売もしており、本体を分解すれば自分で交換することもできる（ボタンを含むコントローラのガワだけの販売もあった）。

コントローラII（通称IIコン、ツーコン）にはマイクを搭載しており、ある一定以上の大きさの音声が入力されているかどうかをソフト側で判別できた。この機能を利用した主なゲームには『バンゲリングベイ』、『スターラスター』、『たけしの挑戦状』、『ゼルダの伝説』、『ドラえもん』、およびファミリーベーシックなどがある。しかし、これも故障の原因となることがあった。また、本体の製造時期によってON・OFFの判別が逆にされたため、ゲームに有効な形でこの機能を利用するのは困難であったといわれる。後に発売されたAV仕様ファミリーコンピュータでは、この機能は削除された（セレクトボタンなどで代用）。

2005年9月13日に任天堂より発売された携帯ゲーム機、『ゲームボーイミクロ』のカラーバリエーションの一つである『ファミコンバージョン』は、このコントローラーのデザインが元になっている。また、クラブニンテンドー会員専用景品としてIIコンバージョンのフェイスプレートも存在する。これをファミコンバージョンに装着すればIIコンバージョンとなる。

コントローラーのボタンの数（十字キーを4キー分として8キー）は、現行のゲーム機のコントローラと比較して決して多くない（例えば、プレイステーション3では16キー+アナログ2軸）が、当時、これらの数のボタンをテレビ画面を見ながら一度にどうやって操作するのかという論争が一部のゲーム専門誌の中にあった。

音源

ファミコンに搭載されている音源は、CPU内に組み込まれている。

以下、ファミコン音源の仕様と、実際のゲームでの使われ方を挙げる。

パルス波（矩形波）発生装置 2系統

デューティー比 3:1、1:1、1:3、1:7切り替え

音量を15段階に設定できる。減衰音の使用もできるが、ほとんどのゲームソフトではソフトウェア的に音量を変化させて表情をつけていた。

主にメロディライン、サブメロディに使われた。


三角波発生装置 1系統

4bit波形

音量は仕様上固定だが、DPCMと絡んだバグに近い挙動が存在し、若干音量が変わる。

理想的な三角波と比較してかなり歪んだクセのある音が鳴るが、むしろそれが独特の印象を与えている。

いわゆるファミコン互換機ではファミコン三角波のこれら特徴を再現していないものが多い。


ベースラインに使われる事が多かったが、高域では正弦波に近い音に聞こえるので、木管楽器系の印象を出すためのメロディラインにもよく使われた。

『星のカービィ 夢の泉の物語』ではベースでもメロディでもなく、主にサブメロに用いていた。



ノイズ発生装置 1系統

擬似ホワイトノイズ・短周期ノイズ切り替え、周波数変更が可能。

ホワイトノイズは爆発・打撃音などの効果音として使われる事が多かった。

音楽ではドラム系やハイハット的な利用が多かった。

『ドラゴンクエストIV』ではパイプオルガンの送風ノイズを再現する使われ方もされた。


短周期ノイズは金属的な響きがある。

最初期型（コントローラのボタンが四角いゴム）のファミコンでは短周期ノイズを指定しても通常のホワイトノイズが鳴った。



DPCM 1系統

レジスタは7bit幅だが、下位1bitがハード的に無視されているため、実際上6bitのデルタPCMとなる。

再生周波数（再生速度）を16段階に変更できる。これは単純な比ではなく音階となるよう設定されており、下位からCDEFGABCDFGACEGCとなる。（C毎にオクターブが上がる）

サンプリングされた効果音を鳴らすのに利用された。

音楽としては、発音の短いバスドラムやタムタム他、パーカッション系の音を出すのによく使われた。

サンソフトの一部ゲームではサンプリングされたシンセベースの演奏に使われ、独特の音楽性を演出していた。

『スーパーマリオUSA』では、『夢工場ドキドキパニック』で本来ディスクシステム側で鳴らしていた合成音を再現するために使われた。

『暴れん坊天狗』のベストスコア表示時のBGMは、DPCMのサンプリング音のみで構成された型破り的なスコアだった。



ミキサー

ファミコンはロムカセットとの入出力ピンが1つアナログ信号用に使われていて、これがそのまま音声出力にミックスされる仕組みとなっている。

このため、ロムカセット側に音源を搭載することで、音については自由に拡張できた（チップチューンも参照）。これを利用したものは以下のとおり。

ディスクシステムの波形メモリ音源