La prima XBOX portò nelle console una soluzione grafica derivata dal mondo PC: un chip NVIDIA costruito sulla base della GeForce 3, affiancato da un Intel Pentium III. Il debutto nel novembre 2001 segnò un passaggio rispetto alle macchine che, per oltre vent'anni, avevano affidato le immagini a circuiti dedicati con funzioni prestabilite.
La differenza riguardava soprattutto la programmabilità. Presentata nel febbraio dello stesso anno, GeForce 3 consentiva agli sviluppatori di scrivere pixel shader e vertex shader. Il progetto della console prevedeva inoltre 64 MB di memoria condivisa tra processore e componente grafica, insieme a un disco rigido da 8 GB. Microsoft e NVIDIA avevano siglato l'accordo nel marzo 2000, cinque giorni prima dell'annuncio di Bill Gates.
Il NES seguiva una logica diversa. Il suo Ricoh 2C02 non eseguiva codice: leggeva la grafica dalla cartuccia e le tabelle in memoria, producendo il segnale televisivo una linea alla volta. L'immagine da 256×240 pixel era composta da tasselli di 8×8 pixel, con circa 8 kB dedicati alle forme sulla cartuccia e 2 kB di RAM nella console.
Quel sistema poteva gestire fino a 64 sprite, ma mostrarne soltanto otto per linea. Il lampeggiamento dei Goomba in Super Mario Bros. derivava da questo limite: il chip scartava gli elementi eccedenti e il gioco alternava quelli visualizzati. Il disegno procedeva in sincronia con il fascio del televisore CRT, impedendo alla CPU di riscrivere liberamente l'immagine durante la sua composizione.
Su PlayStation 2, invece, il lavoro tridimensionale era distribuito tra componenti distinte. L'Emotion Engine, sviluppato da Sony con Toshiba, elaborava la geometria attraverso due unità vettoriali. Il Graphics Synthesizer riceveva triangoli già posizionati e li riempiva con colori e texture. Nella console definitiva, i due chip funzionavano rispettivamente a circa 295 e 147 MHz.
L'adozione di componenti vicini ai PC non coinvolse subito anche i processori. GameCube utilizzava un PowerPC di IBM; XBOX 360 passò a tre core della stessa famiglia nel 2005. Anche il Cell di PS3 aveva un nucleo PowerPC, mentre Wii e Wii U impiegavano evoluzioni del processore della console Nintendo precedente.
Un altro passaggio arrivò nel 2013 con PS4, che adottò otto core AMD e una soluzione grafica derivata dalle schede Radeon. PS5 e XBOX Series X integrano invece otto core Zen 2 e grafica AMD RDNA 2 nello stesso chip del processore.
