Le FM-01 repose sur un circuit intégré Yamaha YM2164, le même moteur FM à quatre opérateurs que celui utilisé dans le Yamaha FB-01. La puce de Yamaha produit elle-même les algorithmes, le comportement des registres et le timing interne du moteur, sans passer par une émulation numérique. Le synthétiseur embarque huit voix FM, chacune dotée de quatre opérateurs à onde sinusoïdale réglables et de huit algorithmes FM. Un LFO à quatre formes d’onde peut être assigné à la hauteur par canal, à l’amplitude par opérateur, ou aux deux simultanément.
Le FM-01 se pilote depuis un afficheur 16×1 et des boutons dédiés en face avant pour la sélection des voix et des instruments, l’ensemble reposant sur un microcontrôleur moderne. À l’arrière, une sortie stéréo s’effectue via deux jacks 6,35 mm, complétée par une connectique MIDI DIN en entrée, sortie et thru pour l’intégrer à un setup existant, ainsi qu’une entrée d’alimentation. L’implémentation MIDI complète permet également d’éditer les sons depuis un éditeur ou un contrôleur MIDI externe.

