Glavni dio Arduina, mikrokontroler, "razmišlja" izvršavajući instrukcije koje mu napišemo u kodu. On prima ulazne signale, obrađuje ih prema logici programa i daje izlazne komande. Sve se događa u vrlo kratkom vremenu, što omogućava upravljanje senzorima, motorima i drugim uređajima. Iako nije mozak u pravom smislu, mikrokontroler funkcioniše kao centralna jedinica koja kontroliše cijeli sistem.