La compleja arquitectura del C128 incluye cuatro tipos de acceso diferente a la RAM (128 kB de RAM principal, 64 kB VDC de Video RAM, 2 kNibbles de la RAM del VIC-II Color, 2 kB de RAM de la disquetera, 128 o 512 kB de RAM de la REU), dos CPUs (la 8502 principal, la Z80 para el CP/M; el 128D también incorpora un 6502 en la unidad de disco) y dos chips de vídeo diferentes (VIC-IIe y VDC) para sus variados modos de operación.