Архитектура Kepler пришла на смену Fermi, которую впервые задействовали в ноутбуках с видеокартами серии GeForce 400M. Чип GK107 Kepler предлагает к использованию два SMX шейдерных блока с 384 ядрами с тактовой частотой, равной частоте работы процессора. Карты серии Kepler оснастили поддержкой PCIe 3.0 и дополнительной функцией Turbo, которая разгоняет адаптеры NVIDIA теоретически на 15%, если позволяет система охлаждения ноутбука. Реализация этой возможности выполняется в BIOS, что зависит от производителя лэптопа.

При использовании памяти стандарта DDR3 по производительности в играх GeForce GT 640M можно расположить между картами высокого уровня 2011 года GeForce GT 555M и GeForce GTX 460M. Хорошие результаты по игровой производительности и тестах обозреваемая видеокарта показывает благодаря DirectX 11. Однако следует учитывать, что проблемным местом при использовании видеопамяти DDR3 может стать 128-разрядный интерфейс памяти. В тестах на Acer Timeline U M3 в требовательные игры 2011 года (Battlefield 3) можно было играть на средних настройках и с разрешением 1366x768 пикселей. Менее требовательные игры (Modern Warfare 3) позволяют увеличить настройки до максимальных и играбельны с высоким разрешением. Если же GT 640Mоснастить памятью GDDR5, что встречается реже, то по скорости она сопоставима с GT 650M с видеопамятью DDR3.

Усовершенствованный набор функций включает в себя поддержу до 4 активных мониторов. Кроме того, мониторы с разрешением до 3840x2160 пикселей можно подключать через DisplayPort 1.2 или HDMI 1.4a, если таковые имеются. HD-аудио кодеки, такие как Dolby TrueHD и DTS-HD могут передаваться в потоковом режиме через порт HDMI. Однако, в большинстве ноутбуков, где поддерживается функция Optimus, GPU имеет полный контроль над портами и может ограничивать некоторые возможности, доступные в картах NVIDIA Kepler.

Видеопроцессор 5-го поколения PureVideo HD (VP5) также интегрирован в ядро GK107 и предлагает аппаратное декодирование видео форматов HD. Кодеки MPEG-1/2, MPEG-4 ASP, H.264 и VC1/WMV9 обрабатывают видео с разрешением до 4К и VC1, MPEG-4 до 1080р. Два потока могут расшифровываться параллельно (картинка-в-картинке, например). Еще одним новшеством стало наличие процессора кодирования видео, похожего на Intel QuickSync, который доступен с помощью NVENCI API.

Потребляемая мощность GeForce GT 640M немного ниже, чем у более старой GeForce GT 540M, примерно на одном уровне с GT 525M. Таким образом, NVIDIA GeForce GT 640M оптимально подходит для ноутбуков с диагональю 14" и больше.