Eingebettete Systeme werden hardwareseitig weitestgehend von Mikrocontrollern betrieben. Mikrocontroller bestehen aus einem Mikroprozessor, Arbeitsspeicher, Schnittstellen für Peripheriegeräte und anderen Komponenten, die auf einer Leiterplatine fest aufgelötet sind.
Es handelt sich also um kleine Rechner, die alle zum Betrieb erforderlichen Komponenten (wie z.B. Prozessor und Arbeitsspeicher) auf einer einzigen Platine (Leiterplatte) vereinen. Weitere Komponenten, die beispielsweise für die Ein- und Ausgabe von Daten notwendig sind (Grafikkarte etc.), können bei einem Mikrocontroller über entsprechende Steckmodule modular und flexibel ergänzt werden. Mikrocontroller finden u.a. Anwendung in Industrieanlagen, sämtlichen elektronischen Haushaltsgeräten und auch in sehr vielen Netzwerkgeräten, wie z.B. Router. Ein wegen seiner geringen Leistungsaufnahme, den kleinen Abmessungen und geringen Anschaffungskosten besonders beliebter Mikrocontroller ist der sogenannte "Raspberry Pi", der umfangreiche Einsatzmöglichkeiten im Multimedia- oder Smarthome-Umfeld bietet. Als sogenannter SoC (System-on-a-Chip) sind noch mehr Schnittstellen in den Chip integriert als bei herkömmlichen Mikrocontrollern.
Eine seit Ende des Jahres 2015 verfügbare, miniaturisierte Variante des Raspberry Pi ist der Raspberry Pi Zero. Dieser Kleinstcomputer beherbergt auf einer 6,5 * 3cm großen Platine alle notwendigen Komponenten wie Prozessor, Hauptspeicher und Schnittstellen für externe Geräte. Erstaunlich ist jedoch nicht nur die Größe, die den Zero ideal für den Einsatz im IoT qualifizieren, sondern auch sein geringer Preis. Mit ca. 5 USD bietet sich der Raspberry Pi Zero auch für den Einsatz im privaten Hobbyumfeld oder auch für Aus- und Fortbildungszwecke an.
Für den Einsatz im industriellen Umfeld steht das Raspberry Pi Compute Module zur Verfügung. Dieses Modul, welches in einem Standardsteckplatz für Laptop-Hauptspeicherchips verbaut werden kann, beinhaltet neben Prozessor und Hauptspeicher sogar auch einen Flash-Speicher.
Die zunehmende Miniaturisierung in der Mikroprozessortechnologie ermöglicht die Entwicklung dieser kompakten, leistungsfähigen Systeme mit niedrigem Energiebedarf, bedingt jedoch hohe Entwicklungskosten und lange Entwicklungszeiten.
Einsatzfelder für SoC-Systeme finden sich in der Mobilfunk-, der Medizin- oder auch der Automobiltechnologie. SoC-Systeme bieten sich aber auch insbesondere aufgrund ihrer kompakten Bauweise und integrierter WLAN-Funktionalität für den Einsatz in intelligenten Gegenständen im Internet of Things an. Sowohl Mikrocontroller als auch SoC-Systeme werden überwiegend mit dem Open-Source-Betriebssystem Linux betrieben, welches keine Lizenzkosten verursacht und zum anderen in der Lage ist, die begrenzten Hardware-Ressourcen der Minirechner optimal auszunutzen. Das Betriebssystem von Mikrocontrollern oder SoC-Systemen wird auch als "Firmware" bezeichnet.