O Arduino Leonardo é um microcontrolador baseado no ATmega32u4 (datasheet). Tem 20 pinos de entrada e saída digital (dos quais 7 podem ser utilizados como saídas PWM e 12 como entradas analógicas), um cristal oscilador de 16MHz, uma conexão micro USB, um conector de alimentação, um barramento ICSP e um botão de reset. O Arduino Leonardo contém tudo o que é necessário para dar suporte ao microcontrolador. Só precisa de ligá-lo a um computador com um cabo USB ou alimentá-lo com uma fonte de alimentação e já está pronto para começar. O Arduino Leonardo difere de todas as placas precedentes porque o ATmega32u4 tem comunicação USB embutida, eliminando a necessidade de um segundo processador. Isto permite ao Arduino Leonardo aparecer num computador conectado como um rato ou um teclado além de uma porta COM virtual (CDC) serial. Isto tem outras implicações no comportamento de uma placa, que estão detalhados na página de primeiros passos (em inglês).