单片机是一种集成电路芯片，是一种具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O开口和中断系统、定时器/计数器等功能(也可能包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器A/D转换器等电路)集成到一个小而完美的微型计算机系统，由硅片组成，广泛应用于工业控制领域。从20世纪80年代开始，从当时的4、8台单片机发展到现在的300台M高速单片机。
单片机广泛应用于仪器、家用电器、医疗设备、航空航天、专用设备的智能管理和过程控制，大致可分为以下类别：
智能仪器
单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化、使用方便等优点，广泛应用于仪器中，结合不同类型的传感器，可实现电压、电流、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理测量。单片机控制使仪器数字、智能、微型，其功能比电子或数字电路更强大。例如，精密测量设备（电压表、功率计、示波器、各种分析仪）。
工业控制
单片机具有体积小、控制功能强、功耗低、环境适应性强、扩展灵活、使用方便等优点。单片机可形成各种形式的控制系统、数据采集系统、通信系统、信号检测系统、无线感知系统、测控系统、机器人等应用控制系统。例如，工厂装配线的智能管理、电梯智能控制、各种报警系统、与计算机网络的二次控制系统等。
家用电器
从电饭煲、洗衣机、冰箱、空调、彩电等音视频设备，到电子秤设备、白色家电，家用电器广泛采用单片机控制。
网络和通信
现代单片机一般都有通信接口，可以很容易地与计算机进行数据通信，为计算机网络和通信设备之间的应用提供了良好的物质条件，通信设备基本实现了单片机智能控制，从手机、电话、小型程序控制交换机、建筑自动通信呼叫系统、列车无线通信、日常工作、集群移动通信、无线电对讲机等。
设备领域
医用呼吸机、各种分析仪、监护仪、超声诊断设备、病床呼叫系统等、超声诊断设备、病床呼叫系统等。
模块化系统
一些特殊的单片机设计用于实现特定的功能，从而模块化应用于各种电路，而不需要用户了解其内部结构。例如，音乐集成单片机，一个看似简单的功能，微缩在纯电子芯片中（不同于磁带机的原理），需要一个复杂的类似于计算机的原理。例如，音乐信号以数字形式存储在存储器中（类似于ROM)，微控制器读取并转换为模拟音乐电信号（类似于声卡）。在大型电路中，该模块化应用大大降低了体积，简化了电路，降低了损坏率和错误率，便于更换。
汽车电子
单片机广泛应用于汽车电子，如汽车发动机控制器，基于CAN汽车发动机智能电子控制器总线，GPS导航系统、abs防抱死系统、制动系统、胎压检测等。
此外，单片机在工商、金融、科研、教育、电力、通信、物流和国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。