Tay cầm Wii U được trang bị đầy đủ các tính năng cần thiết cho nhu cầu chơi game như cảm biến chuyển động, con quay hồi chuyển, rung phản hồi, 1 microphone và 1 loa ngoài. Các phím bấm chuyên dụng truyền thống được bố trí dọc 2 cạnh bên và trên đỉnh máy. Với thiết kế mới, Wii U cũng được nâng cấp thêm nhiều tính năng chơi thú vị, một trong số đó là "Shield Pose", biến tay cầm của người chơi thành một chiếc khiên bảo vệ.

Máy có bộ nhớ trong flash, ngoài ra bạn có thể mở rộng thêm bằng thẻ nhớ hoặc ổ cứng ngoài thông qua cổng USB. Wii U có sẵn 4 cổng USB 2.0, ngoài ra còn có thêm ổ quang ở mặt trước. IBM vẫn đóng vai trò là nhà cung cấp bộ xử lý bên trong, một con chip 45nm với rất nhiều DRAM được nhúng bên trong. Đây là thiết kế đã xuất hiện trong Watson,siêu máy tính mới của IBM.

Ở chế độ chơi một người (single player), tay cầm Wii U sẽ thể hiện những thông tin mà bạn không thấy được trên TV, ví dụ như việc theo dõi căn cứ đối phương từ một góc nhìn khác, bao quát hơn. Khi chuyển qua chế độ chơi nhiều người (multiplayer), người chơi sử dụng tay cầm sẽ có góc nhìn khác với người chơi bằng TV.

Ngoài việc hỗ trợ nội dung full HD 1080p qua cổng HDMI, Wii U sẽ tương thích hoàn toàn với những tựa game Wii và cả tay cầm của dòng máy đời trước.