按用途分类：

通用型：将可开发的资源（ROM、RAM、I/O、 EPROM）等全部提供给用户。

专用型：其硬件及指令是按照某种特定用途而设计，例如录音机机芯控制器、打印机控制器、电机控制器等。

按其基本操作处理的数据位数分类：

根据总线或数据暂存器的宽度，单片机又分为1位、4位、8位、16位、32位甚至64位单片机。

4位MCU：大部份应用在计算器、车用仪表、车用防盗装置、呼叫器、无线电话、CD播放器、LCD驱动控制器、LCD游戏机、儿童玩具、磅秤、充电器、胎压计、温湿度计、遥控器及傻瓜相机等

8位MCU：大部份应用在电表、马达控制器、电动玩具机、变频式冷气机、呼叫器、传真机、来电辨识器（CallerID）、电话录音机、CRT显示器、键盘及USB等（8位、16位单片机主要用于一般的控制领域，一般不使用操作系统）

16位MCU：大部份应用在行动电话、数字相机及摄录放影机等

32位MCU：大部份应用在Modem、GPS、PDA、HPC、STB、Hub、Bridge、Router、工作站、ISDN电话、激光打印机与彩色传真机； 32位用于网络操作、多媒体处理等复杂处理的场合，一般要使用嵌入式操作系统

64位MCU：大部份应用在高阶工作站、多媒体互动系统、高级电视游乐器（如SEGA的Dreamcast及Nintendo的GameBoy）及高级终端机等。