Urządzenie oparte jest na układzie Broadcom BCM2835 SoC, który składa się z procesora ARM1176JZF-S 700 MHz, VideoCore IV GPU i 256, 512 megabajtów (MB), 1 gigabajt (GB), 2 GB oraz 4 GB pamięci RAM. Urządzenie nie ma dysku twardego, ale w celu załadowania systemu operacyjnego i przechowywania danych oferuje złącze dla kart SD lub MicroSD lub na pamięci USB. Raspberry Pi ma również złącze USB do podłączenia dowolnych urządzeń zewnętrznych. Począwszy od modelu Raspberry Pi 3B, istnieje możliwość uruchomienia Raspberry Pi bez używania karty microSD, korzystając z nośników pamięci podpiętych do złącza USB.

Raspberry Pi działa pod kontrolą systemów operacyjnych opartych na Linuksie oraz RISC OS, a od modelu Raspberry Pi 2 B działa również pod kontrolą Windows 10 Internet Of Things. Możliwe jest także uruchomienie Windows 10 dla procesorów ARM. Istnieje możliwość uruchomienia poprzez emulację wielu innych systemów, nawet z klasycznych zajmujących całe pomieszczenia komputerów jak systemu GEORGE 3.