Die eigentlich als Nachfolger des C-64 geplanten Rechner der 264-Serie gingen aufgrund zweier Probleme ziemlich unter: keine C-64-Kompatibilität und schlechtere Gesamtleistung. Trotzdem bestand seitens Commodore immer noch das Interesse an einem Nachfolger für den Brotkasten, also beschloss man die 264er zu vergessen und noch mal neu anzufangen. Das Ziel war ein neuer Heimcomputer, der auch CP/M fähig war. Die ersten Konzepte des neuen Systems waren allerdings nicht einmal ansatzweise mit dem 64er kompatibel, und wäre zu diesem Zeitpunkt nicht ein neuer Projektleiter erschienen wäre das wohl auch so geblieben.

Bil Herd, der neue Leiter des C-128-Projektes machte die C-64- Kompatibilität zu einem seiner obersten Ziele. Im Laufe der Entwicklung wanderte der für CP/M nötige Z-80 von einer optionalen Steckkarte auf die Hauptplatine des Rechners, da so einige Probleme leichter gelöst werden konnten. Das Resultat war ein einzigartiger 3-in-1 Computer, der als direkte Konkurrenz zum Apple ][ und IBM PC platziert wurde, vor allem wegen seiner CP/M-Fähigkeit, aber dennoch für Aufsteiger vom C-64 geeignet war.

Der C-128 besteht prinzipiell aus den Bausteinen, die einen C-64 ausmachen, also VIC, SID, CIA etc, und ein paar Neuentwicklungen. Die Anschlüsse zur Außenwelt blieben ebenfalls die gleichen, sogar ein Resetschalter ist hinzugekommen. Dies, kombiniert mit einem speziellen C-64- Modus ermöglicht das Ausführen von fast allen C-64-Programmen. Im C-128-Modus werden die C-64-Bausteine ebenfalls verwendet, aber es kommt noch ein neuer Grafikchip sowie die doppelte Speichermenge hinzu.

Sobald man den Rechner einschaltet, wird man von einer Einschaltmeldung begrüßt, die 122365 freie Basic Bytes meldet. Dieser Speicher ist, bedingt durch den nur 64 Kbyte großen Adressraum des Prozessors, nicht wirklich zusammenhängend ansprechbar; mittels einer MMU wird zwischen zwei 64 KByte Bänken umgeschaltet. Die MMU ermöglicht es auch, eine so genannte Common Area einzurichten, die einen Speicherbereich einer anderen Speicherbank enthält. Dies ist zur Datenübergabe oder für einen Bankübergreifenden Programmablauf nötig. Der Rechner verfügt auch über einen zur freien Verfügung stehenden ROM-Steckplatz im inneren. Hier kann man selbst bespielte EPROMs bis zu einer Größe von 32 KByte einsetzen.

Der zum 6510 voll kompatible 8502 Prozessor kann mittels Software auf entweder 1 oder 2 Mhz getaktet werden (SLOW und FAST-Modus). Für die CP/M-Unterstützung kam noch ein Z-80-Prozessor hinzu, der normalerweise mit 4 Mhz betrieben wird. Sowohl 8502 als auch Z-80 teilen sich denselben Bus, daher ist es nicht möglich, beide parallel arbeiten zu lassen, außerdem muß der Z-80 bei Buszugriffen auf 2 Mhz abgebremst werden, da sonst die anderen Bausteine nicht nachkommen. Umschalten kann man die beiden allerdings und so den Geschwindigkeitsvorteil sowie die erweiterten Befehle des Z-80 ausnutzen.

Leider macht bei so hohen Taktfrequenzen der VIC-Chip nicht mehr mit, ergo Grafiksalat. Die Abhilfe besteht entweder darin, den Bildschirm währenddessen abzuschalten (sinnvoll bei Fraktalberechnungen oder ähnlich aufwendigen Sachen) oder gleich den neuen VDC 8563, der die 80-Zeichen-Darstellung übernimmt, zu benutzen. Dieser kann auch mit 2 MHz oder 4 MHz betrieben werden. Dummerweise verfügt der VDC weder über Sprites noch über irgendwelche anderen Besonderheiten, die den VIC so leistungsfähig machen. Daher sind Spiele nach wie vor auf den VIC angewiesen. Dafür lassen sich mit dem VDC Textverarbeitungen und andere professionelle Programme besser darstellen.

Da es für den CP/M-Modus bereits große Mengen professioneller Software gab, erscheint das auf den ersten Blick äußerst praktisch. Tatsächlich gibt es ein paar Einschränkungen zur Praxistauglichkeit. Da der für CP/M nötige Z80-Prozessor am selben Bus hängt wie der 8502, muß er bei Buszugriffen statt mit 4 Mhz nur mit 2 Mhz getaktet werden. Auch sind einige Betriebssystemteile nicht so sonderlich optimal programmiert, was insgesamt in einer stark gedrückten Performance endet. Dafür kann der Rechner durch den neuen Grafikchip 8563 auch in einem 80-Zeichen Bildschirmmodus arbeiten, was für viele Programme unter CP/M Pflichtvoraussetzung ist. Hierfür ist jedoch (wenn man Farbe will) ein neuer RGBI-Monitor nötig. Um auf die vielen Programme überhaupt zugreifen zu können, benötigt man auch eine Floppy des Typs 1571, da dieses, im Gegensatz zur 1541, auch das MFM-Format der CP/M Disketten lesen kann.

Prinzipiell läuft fast jede Software des C-64 auch im C-64-Modus des C-128. Trotz aller Bemühungen um die C-64-Kompatibilität gab es aber mehrere Bereiche, in denen der 128er doch nicht ganz dem 64er entsprach. Ein Beispiel: Geisterbilder der Chips. An der Speicherstelle $D000 steht normalerweise der VIC-Chip. Allerdings steht er auch an $D100, $D200 usw. Das heißt, POKEt man einen Wert nach $D200, steht er automatisch in $D000 und in allen anderen. Bei gewissen Adressen ($D600 zum Beispiel) steht beim C-128 aber etwas ganz anderes, was dazu führte, dass das Programm sang und klanglos seine Arbeit einstellte.

Auch der neue Prozessor kann ein Problem darstellen, da das Taktfrequenz-Umschaltbit auch vom C-64-Modus aus ansprechbar ist. Das Lucasfilm - Spiel "Rescue on Fractalus" setzt zum Beispiel aus Versehen dieses Umschaltbit, wodurch dann der Prozessor auf einmal im 2 MHz Modus läuft, was zu einem Totalabsturz führt.