De hardware van de console was grotendeels gebaseerd op arcade-videogames, met name de hardware voor Namco's Galaxian (1979) en Nintendo's Radar Scope (1980) en Donkey Kong (1981), met als doel hun krachtige sprite- en scrollmogelijkheden in een thuissysteem te matchen. Oorspronkelijke plannen vroegen om een ​​geavanceerd 16-bits systeem dat zou functioneren als een volwaardige computer met een toetsenbord en diskettestation, maar Nintendo-president Hiroshi Yamauchi wees dit af en besloot in plaats daarvan te gaan voor een goedkopere, meer conventionele gameconsole met cartridges. Omdat hij geloofde dat functies zoals toetsenborden en schijven intimiderend waren voor niet-technofielen. In oktober 1982 werd een testmodel gebouwd om de functionaliteit van de hardware te verifiëren, waarna werd begonnen met programmeertools. Omdat 65xx CPU's tot die tijd niet in Japan waren vervaardigd of verkocht, was er geen cross-development software beschikbaar en moest deze helemaal opnieuw worden geproduceerd. Vroege Famicom-games werden geschreven op een systeem dat draaide op een NEC PC-8001-computer en LED's op een raster werden gebruikt met een digitizer om grafische afbeeldingen te ontwerpen, aangezien er op dat moment geen software-ontwerptools voor dit doel bestonden.

De codenaam voor het project was "GameCom", maar de vrouw van Masayuki Uemura stelde de naam "Famicom" voor, met het argument dat "in Japan 'pasokon' wordt gebruikt om een ​​personal computer aan te duiden, maar het is geen thuiscomputer of een personal computer. Misschien we zouden kunnen zeggen dat het een gezinscomputer is." Ondertussen besloot Hiroshi Yamauchi dat de console een rood-wit thema moest gebruiken na het zien van een billboard voor DX Antenna (een Japanse antennefabrikant) die die kleuren gebruikte.

De Famicom werd ook beïnvloed door de ColecoVision, de concurrentie van Coleco tegen de Atari 2600 in de Verenigde Staten; de bestseller van de ColecoVision was een poort van Nintendo's Donkey Kong. De hoofdmanager van het project, Takao Sawano, bracht een ColecoVision naar zijn familie, die onder de indruk was van het vermogen van het systeem om destijds vloeiende graphics te produceren, in tegenstelling tot de flikkering en vertraging die vaak worden gezien bij Atari 2600-games. Uemura zei dat de ColecoVision de lat voor de Famicom heeft bepaald. Ze wilden het overtreffen en de krachtigere Donkey Kong arcade-hardware evenaren; ze brachten een arcadekast van Donkey Kong naar chipfabrikant Ricoh voor analyse, wat ertoe leidde dat Ricoh de Picture Processing Unit (PPU)-chip voor de NES produceerde.

Volgens de oorspronkelijke plannen moesten de cartridges van de Famicom zo groot zijn als een cassettebandje, maar uiteindelijk werden ze twee keer zo groot. Er werd zorgvuldige aandacht besteed aan het ontwerp van de cartridge-connectoren, omdat losse en defecte verbindingen vaak arcade-machines teisterden. Omdat er 60 verbindingslijnen nodig waren voor het geheugen en de uitbreiding, besloot Nintendo om zijn eigen connectoren te produceren.

De controllers zijn om kostenredenen vast verbonden met de console zonder connectoren. De gamepad-controllers werden min of meer rechtstreeks gekopieerd van de Game & Watch-machines, hoewel het ontwerpteam van Famicom oorspronkelijk arcade-achtige joysticks wilde gebruiken en zelfs enkele van Amerikaanse gameconsoles wilde demonteren om te zien hoe ze werkten. Er waren zorgen over de duurzaamheid van het joystickontwerp en dat kinderen op joysticks op de vloer zouden kunnen trappen. Katsuyah Nakawaka bevestigde een Game & Watch D-pad aan het Famicom-prototype en ontdekte dat het gemakkelijk te gebruiken was en geen ongemak veroorzaakte. Uiteindelijk installeerden ze echter een 15-pins uitbreidingspoort aan de voorkant van de console, zodat een optionele joystick in arcade-stijl kon worden gebruikt.

Gunpei Yokoi stelde een uitwerphendel voor naar de cartridgesleuf, wat niet echt nodig is, maar hij geloofde dat kinderen konden worden vermaakt door erop te drukken. Uemura nam zijn idee over. Uemura voegde een microfoon toe aan de tweede controller met het idee dat deze zou kunnen worden gebruikt om de stemmen van spelers via de tv-luidspreker te laten klinken.

De console werd op 15 juli 1983 uitgebracht als de Family Computer (of Famicom) voor 14.800 (gelijk aan ¥ 18.400 in 2019) met drie poorten van Nintendo's succesvolle arcadespellen Donkey Kong, Donkey Kong Jr. en Popeye. De Famicom was traag om succes te verzamelen; een slechte chipset zorgde ervoor dat de vroege revisies vastliepen. Na een terugroepactie van het product en een heruitgave met een nieuw moederbord, steeg de populariteit van de Famicom en werd eind 1984 de bestverkochte gameconsole in Japan. Namco en Hudson Soft kwamen in 1984 overeen om games van derden te produceren tegen een vergoeding van 30% voor consolelicenties en productiekosten. Dit percentage bleef in de branche voor consoles en digitale etalages tot in de jaren 2010 bestaan.