El ESP8266 utiliza el procesador Tensilica Diamond Standard 106Micro (L106), que es de 32 bits. El ESP8266 es inherentemente un SoC altamente integrado. Combina la CPU, la memoria, y el transceptor de radio Wi-Fi—incluyendo componentes como el balun de RF, amplificadores de potencia, y módulos de gestión de energía—en un solo chip, minimizando el tamaño de la PCB y los componentes externos.