Arduino Mega 2560 построена на базе микроконтроллера ATmega2560. У него 54 цифровых порта ввода-вывода (14 из которых могут использовать ШИМ на выходе), 16 аналоговых входов, 4 последовательных порта UART, 16-мегагерцовый кварц, USB-разъем, гнездо питания, блок контактов ICSP и кнопка сброса. Плата содержит все необходимое для работы с микроконтроллером, для работы достаточно подключить ее к компьютеру с помощью USB-кабеля или подвести внешнее питание. Arduino Mega 2560 совместима с большинством плат расширения для Arduino Duemilanove и Diecimila.

Arduino Mega 2560 в отличие от своих предшественниц имеет ATmega8U2 вместо FTDI-чипа. Это позволяет повысить скорость обмена данными и отменяет необходимость использования драйверов под Linux или MacOS (inf файл для Windows требуется). Также благодаря этому Arduino Mega 2560 может восприниматься компьютером как клавиатура, мышь, джойстик и т.п.