STM32F20x系列基于高性能Arm Cortex-M3 32位RISC核心，工作频率高达120 MHz。该系列包含高速嵌入式存储器（高达1M字节的闪存，高达128K字节的系统SRAM）、高达4K字节的备份SRAM，以及连接到两条APB总线、三条AHB总线和一个32位多AHB总线矩阵的大量增强型I/O和外围设备。这些设备还具有自适应实时内存加速器（ART Acceleratortm），可在CPU频率高达120 MHz的情况下实现相当于闪存0等待状态程序执行的性能。此性能已通过CoreMark基准测试进行了验证。所有设备都提供三个12位ADC、两个DAC、一个低功耗RTC、十二个通用16位定时器，包括两个用于电机控制的PWM定时器、两个通用32位定时器。一个实数随机发生器（RNG）。它们还具有标准和先进的通信接口。新的高级外围设备包括SDiO、增强柔性静态存储器控制（FSMC）接口（适用于100针及以上封装的设备）和CMOS传感器的摄像头接口。这些设备还配备了标准外围设备。