STM32F20x系列基于高性能Arm®Cortex®-M3 32位RISC内核，工作频率高达120 MHz。该系列集成了高速嵌入式内存（高达1 MB的闪存、高达128 KB的系统SRAM）、高达4 KB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总线矩阵的一系列增强型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加速器）™) 这允许在CPU频率高达120 MHz的情况下从闪存中实现相当于0等待状态程序执行的性能。该性能已使用CoreMark®基准测试进行了验证。
所有设备均提供三个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。一个真数随机发生器（RNG）。它们还具有标准和高级通信接口。新的高级外围设备包括SDIO、增强型灵活静态存储器控制（FSMC）接口（适用于100针及以上封装的设备）和用于CMOS传感器的摄像头接口。这些设备还具有标准外围设备。
