Cortex-M3是壹個32位處理器內核。內部的數據路徑是32位的，寄存器是32位的，存儲器接口也是32位的。CM3采用了哈佛結構，擁有獨立的指令總線和數據總線，可以讓取指與數據訪問並行不悖。這樣壹來數據訪問不再占用指令總線，從而提升了性能。為實現這個特性，CM3內部含有好幾條總線接口，每條都為自己的應用場合優化過，並且它們可以並行工作。但是另壹方面，指令總線和數據總線***享同壹個存儲器空間（壹個統壹的存儲器系統）。換句話說，不是因為有兩條總線，可尋址空間就變成8GB了。
比較復雜的應用可能需要更多的存儲系統功能，為此CM3提供壹個可選的MPU，而且在需要的情況下也可以使用外部的cache。另外在CM3中，Both小端模式和大端模式都是支持的。
CM3內部還附贈了好多調試組件，用於在硬件水平上支持調試操作，如指令斷點，數據觀察點等。另外，為支持更高級的調試，還有其它可選組件，包括指令跟蹤和多種類型的調試接口。