O aspecto do Nintendo DSi assemelha-se ao do antecessor, o Nintendo DS Lite. O console tem duas telas TFT-LCD de 3,25 polegadas, no lugar das 3 polegadas dos modelos anteriores. A tela inferior continua com uma interface tocável. Na parte da frente estão os botões A, B, X e Y, Start, Select e Power e o direcional. A parte de trás tem os botões L e R, o slot para cartões de jogo e a entrada para o cabo de alimentação. As dimensões são de 74,9 mm × 137 mm × 18,9 mm quando fechado, o que é cerca de 12% mais fino (2,6 mm) do que o Nintendo DS Lite
O Nintendo DSi tem duas câmeras VGA (0.3 megapixel[1]): uma sobre a dobradiça interna que aponta para o usuário e outra na parte externa. Além das câmeras, há um slot para cartões SD ao lado direito do handheld. O botão Power deslizável do Nintendo DS Lite foi substituído por um botão mais parecido com o Nintendo DS original, mas com um formato redondo e localizado abaixo do direcional, à esquerda da tela tocável. Se pressionado rapidamente, o console reinicia e vai para o DSi Menu, enquanto que segurá-lo por mais tempo faz com que seja desligado. O ajuste de volume foi movido para a lateral esquerda e mudou para dois botões, + e -, através dos quais também se pode ajustar o brilho da tela juntamente com o botão Select. O DSi adiciona um nível de brilho em relação ao Nintendo DS Lite, passando para cinco, mesmo com a duração da bateria reduzida. A bateria funciona por 9 a 14 horas na configuração mais baixa luminosidade, em comparação com as 15 a 19 horas do antecessor. A unidade utiliza uma bateria interna recarregável de 840 mAh, em comparação com a de 1000 mAh do DS Lite.
A superfície do Nintendo DSi é fosca, a fim de evitar o aparecimento de impressões digitais, o que acontecia com o acabamento em acrílico do Nintendo DS Lite. O console está atualmente disponível em sete cores: branca e preta em todas as regiões, azul clara nas Américas e na Europa, azul metálica na Europa, no Japão e na Austrália, rosa nas Américas, no Japão e na Austrália, vermelha na Europa e no Japão e verde limão no Japão. Existem algumas edições especiais disponíveis, como as de Ace Attorney Investigations: Miles Edgeworth e Final Fantasy Crystal Chronicles: Echoes of Time.
