Nintendo DSi XL posiada powiększone ekrany w stosunku do DSi. Na zewnętrznej obudowie zamontowano aparat fotograficzny o rozdzielczości 3 megapikseli i umieszczony na zawiasie (widoczny po otwarciu konsoli) aparat o rozdzielczości 0,3 megapiksela, większe ekrany (3,25 cala, o 0,25 cala większe niż u poprzednika) oraz lepsze głośniki. Suwak zasilania obecny w DS Lite został zastąpiony przyciskiem. Z powodu większego stopnia zużycia energii żywotność baterii jest krótsza niż w przypadku DS Lite.
Dodano wejście na karty SD służące do zapisu wykonanych zdjęć, pobranego oprogramowania, a także odtwarzania plików muzycznych (tylko w formacie AAC). Usunięto wejście SLOT-2, przez co DSi nie obsługuje więcej pozycji na konsolę Game Boy Advance oraz akcesoriów z niego korzystających. Nintendo DSi ma 256 megabajtów wewnętrznej pamięci Flash. Interfejs użytkownika konsoli zorganizowano na wzór spotykanego w konsoli Nintendo Wii, gdzie menu wyświetlane jest w postaci kanałów.