Arduino Leonardo to mikroprocesorowa płyta bazująca na procesorze ATmega32U4 (architektura AVR) firmy Atmel. Posiada 20 pinów cyfrowych wejść/wyjść (z których 7 może być używanych jako wyjścia PWM, a 12 jako wejścia analogowe), rezonator kwarcowy 16MHz, złacze microUSB, gniazdo zasilania, złącze ICSP (programowania ISP), i przycisk RESET. Płyta zawiera wszystko co potrzebne do poprawnej pracy mikrokontrolera. Wystarczy podłączyć do komputera kablem microUSB lub zasilić zewnętrznym zasilaczem (nie stanowi części zestawu) lub baterią.

Płyta Leonardo różni się od poprzednich płyt Arduino tym, że procesor na którym bazuje posiada wbudowaną komunikację USB. Przez to nie było konieczności obecności na płycie dodatkowego procesora. Pozwala to, aby płyta Leonardo Arduino była widoczna dla komputera, do którego została podłączona jako urządzenie typu mysz lub klawiatura, a nie tylko jako wirtualny port szeregowy/COM. Ma to również dodatkowe implikacje opisane szczegółowo na stronie „getting started”.

 Wbudowano zabezpieczenie portu USB komputera przed przeciążeniem (bezpiecznik polimerowy wielokrotnego zdziałania).