單片機是一種集成電路芯片，是采用超大范圍集成電路技術把具有數據處置才能的中央處置器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中綴系統、定時器/計時器等功用(可能還包括顯現驅動電路、脈寬調制電路、模仿多路轉換器、A/D轉換器等電路)集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的微型計算機系統，在工業控制范疇的普遍應用。從上世紀80年代，由當時的4位、8位單片機，開展到如今的32位300M的高速單片機。
單片機芯片常用英文字母的縮寫MCU表示單片機，單片機又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功用的芯片，而是把一個計算機系統集成到一個芯片上。相當于一個微型的計算機，和計算機相比，單片機只短少了I/O設備。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質量輕、價錢廉價、為學習、應用和開發提供了便利條件。同時，學習運用單片機是理解計算機原理與構造的更佳 選擇。它最早是被用在工業控制范疇。
由于單片機在工業控制范疇的普遍應用，單片機由芯片內僅有CPU的專用途理器開展而來。最早的設計理念是經過將大量外圍設備和CPU集成在一個芯片中，使計算機系統更小，更容易集成進復雜的而對體積請求嚴厲的控制設備當中。
INTEL的Z80是最早依照這種思想設計出的處置器，當時的單片機都是8位或4位的。其中最勝利的是INTEL的8031，爾后在8031上開展出了MCS51系列單片機系統。由于簡單牢靠而性能不錯取得了很大的好評。雖然2000年以后ARM曾經開展出了32位的主頻超越300M的高端單片機，直到目前基于8031的單片機還在普遍的運用。在很多方面單片機比專用途理器更合適應用于嵌入式系統，因而它得到了普遍的應用。事實上單片機是世界上數量最多處置器，隨著單片機家族的開展壯大，單片機和專用途理器的開展便各奔前程。
現代人類生活中所用的簡直每件電子和機械產品中都會集成有單片機。手機、電話、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標等電腦配件中都配有1-2部單片機。汽車上普通裝備40多部單片機，復雜的工業控制系統上以至可能有數百臺單片機在同時工作!單片機的數量不只遠超越PC機和其他計算的總和，以至比人類的數量還要多。
