單片機也被稱為微控制器（Microcontroler），是因為它在一開始被用在工業控制領域。單片機由芯片內有CPU的專門處理器發展而來。一開始的設計理念是通過將大量外部設備和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提及要求嚴格的控制設備當中。INTEL的Z80是按照這種思想設計出的處理器，從此以后，單片機和專門處理器的發展便分道揚鑣。

單片機比專門處理器更適合應用于嵌入式系統，因此它得到了比較多的應用。事實上單片機是世界上數量多的計算機。現代人類生活中所用的幾乎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。而個人電腦中也會有為數不少的單片機在工作。汽車上一般配備40多部單片機，復雜的工業控制系統上甚至可能有數百臺單片機在同時工作！單片機的數量遠超過PC機和其他計算的綜合，甚至比人類的數量還要多。