Le principe de base des microcontrôleurs repose sur l'inclusion dans le même boîtier du microprocesseur et de divers périphériques, de manière à avoir un composant autonome.
Les bus de données et d'adresses sont internes au composant, ainsi que les décodages d'adresse relatifs à chaque « périphérique interne ».
Les microcontrôleurs améliorent l'intégration et le coût (lié à la conception et à la réalisation) d'un système à base de microprocesseur en rassemblant ces éléments essentiels dans un seul circuit intégré.
Les microprocesseurs prennent en charge des opérations informatiques polyvalentes sur les ordinateurs personnels et les serveurs d'entreprise.
Parallèlement, les microcontrôleurs permettent aux systèmes embarqués d'analyser les entrées et d'y répondre en temps réel.