STM32F20x系列基于高性能Arm?Cortex?-M3 32位RISC內核，工作頻率高達120 MHz。該系列集成了高速嵌入式內存（高達1 MB的閃存、高達128 KB的系統SRAM）、高達4 KB的備份SRAM，以及連接到兩條APB總線、三條AHB總線和一個32位多AHB總線矩陣的一系列增強型I/O和外圍設備。這些設備還具有自適應實時內存加速器（ART加速器）?) 這允許在CPU頻率高達120 MHz的情況下從閃存中實現相當于0等待狀態程序執行的性能。該性能已使用CoreMark?基準測試進行了驗證。
所有設備均提供三個12位ADC、兩個DAC、一個低功耗RTC、十二個通用16位定時器，包括兩個用于電機控制的PWM定時器、兩個通用32位定時器。一個真數隨機發生器（RNG）。它們還具有標準和高級通信接口。新的高級外圍設備包括SDIO、增強型靈活靜態存儲器控制（FSMC）接口（適用于100針及以上封裝的設備）和用于CMOS傳感器的攝像頭接口。這些設備還具有標準外圍設備。
