嵌入式处理器按照体系结构主要分为以下四类：
嵌入式微处理器（EMPU，Embedded MicroProcessor Unit）：这是一种以计算机中CPU为基础的控制器，将CPU、ROM、RAM和一些I/O等集成到一个芯片上。它具备体积小、重量轻、成本低、可靠性高、功耗低等特点，并支持RTOS（实时操作系统）。主流的EMPU有X86、ARM等。
嵌入式微控制器（EMCU，Microcontroller Unit）：又称单片机，是一种集成度较高的微型计算机。它的片上外设资源一般比较丰富，如ROM、EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、看门狗、I/O、串行口、PWM、AD/DA、Flash、EEPROM等，非常适合做控制。MCU的特点是单片化、体积小、功耗低、成本低、可靠性高，但通常不支持RTOS。
嵌入式数字信号处理器（EDSP，Embedded Digital Signal Processor）：这是一种专门用于处理数字信号的处理器，其结构和指令算法进行了特殊设计，具有专门的硬件乘法器，采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，可以快速处理各种数字信号，具有很高的编译效率和执行速度。在数字滤波、FFT、谱分析等各种仪器上应用广泛。
嵌入式片上系统（SoC，System On Chip）：这是一种在芯片内嵌操作系统的代码模块，使得软硬件无缝结合。SoC的设计生成效率高，用户不需要绘制庞大的复杂电路板，只需要使用精确的语言，然后通过仿真之后就可以直接交付芯片厂商。SoC的特点是在片上构建系统，系统简洁、体积小、功耗小、可靠性高。