嵌入式系统硬件核心是嵌入式微处理器，有时为了提高系统的信息处理能力，常常外接DSP和DSP协处理器(或者选用内部集成了DSP模块的微处理器)，以完成高性能信号处理。随着计算机技术、微电子技术、应用技术的不断发展及纳米芯片加工工艺技术的发展，以微处理器为核心的集成多种功能的SOC系统芯片已经成为嵌入式系统的核心。这些SOC集成了大量的外围USB，UART，以太网，AD/DA等功能模块，能很好地满足各种系统的需要。以SOC为核心、用少的外围部件和连接部件构成一个应用系统，满足系统的功能需求是嵌入式系统发展的一个方向。
嵌入式处理器是面向用户、面向产品、面向应用的嵌入式系统的核心部件，其功耗、体积、成本、可靠性、速度、处理能力、电磁兼容性等方面均受到应用要求的制约。不同的嵌入式处理器面向不同的用户，可能是一般用户、行业用户或单一用户。
嵌入式处理器可以分成如下几类：嵌入式微处理器(Embedded M icro－ProcessorUnit，EMPU)，嵌入式微控制器(M icro ControllerUnit，MCU)，嵌入式DSP处理器(Embedded DigitalSignal Processor，EDSP)，嵌入式片上系统(System On Chip，SOC)。
嵌入式应用需求的广泛性，以及大部分应用功能单一、性质确定的特点，决定了嵌入式处理器实现高性能的途径与通用微处理器有所不同，目前大多是针对专门的应用领域进行专门设计来满足高性能、低成本和低功耗要求的。例如，视频游戏控制需要有很高的图形处理能力;手持、掌上、移动和网络PC要求具备虚存管理和标准的外围设备;手机和个人移动通信设备，要求在具有高性能和数字信号处理能力的同时具有超低功耗;调制解调器、传真机和打印机要求低成本的处理器;机顶盒和DVD则要求高度的集成性;数字相机要求既要有通用性又要有图像处理能力。