Vào năm 1980 Intel công bố chíp 8051, bộ vi điều khiển đầu tiên của họ vi điều khiển MCS-51. Nó bao gồm 4KB ROM, 128 byte RAM, 32 đường xuất nhập, 1 port nối tiếp và 2 bộ định thời 16 bit.

Thật vậy, các bộ vi xử lý là các CPU (central processing unit) đơn chip được sử dụng trong các máy vi tính. Vậy ở đâu là sự khác nhau giữa một bộ vi điều khiển và một bộ vi xử lý. Để trả lời được điều này chúng ta cần đứng từ các khía cạnh khác nhau:

Cấu trúc phần cứng
Nhận thấy bộ vi xử lý là một CPU đơn chip, trong khi đó một bộ vi điều khiển là một vi mạch đơn chứa bao gồm bên trong một CPU và các mạch khác để tạo nên hệ máy tính đầy đủ. Ngoài CPU, bộ vi điều khiển còn chứa trong chúng các RAM, ROM, mạch giao tiếp truyền thông, định thời và các mạch điều khiển ngắt, tất cả được tích hợp trong một vi mạch.

Các ứng dụng
Các hoạt động hướng điều khiển được thực hiện dễ dàng hơn với bộ vi điều khiển, nó giúp ta giảm thiểu số lượng tổng thể các thành phần hổ trợ, tích hợp với các ứng dụng điều khiển thiết bị xuất nhập trong các thiết kế yêu cầu số thành phần tối thiểu, trong khi đó các bộ vi xử lý thích hợp với các ứng dụng xử lý thông tin trong các hệ máy tính.

Các đặc trưng tập lệnh
Do sự khác nhau về ứng dụng, các bộ vi điều khiển có các yêu cầu khác đối với tập lệnh so với vi xử lý. Các bộ VĐK có các tập lệnh cung cấp điều khiển xuất nhập, có khả năng tác động tới từng bit như là lệnh set, clr đối với các bit đơn và thục hiện các thao tác hướng bit. 

Đặc trưng mạnh này rất ít khi thấy trong các bộ VXL được thiết kế để hoạt động trên các byte hoặc các đơn vị dữ liệu lớn, bao gồm các lệnh xử lý bao quát mạnh về các kiểu định địa chỉ, bằng cách sử dụng các con trỏ địa chỉ và các offset cung cấp khả năng truy xuất các dãy dữ liệu lớn. 

Bộ VĐK có các mạch bên trong và các lệnh dành cho các thao tác xuất nhập, định thời, cho phép thiết lập các mức ưu tiên cho các ngắt được tạo ra bởi các kích thích bên ngoài. Trong khi đó các bộ VXL thường phải cần có thêm các mạch phụ để thực hiện cùng một thao tác như trên.

Với những thế mạnh đó các bộ VĐK được sử dụng trong các sản phẩm tiêu dùng và các sản phẩm công nghiệp. Ngày nay các bộ VĐK đã được phát triển với khả năng gấp 2-3 bộ 8051 chẳng hạn như 89S52 (8KB EPROM, 256 byte RAM, 3 timer 16 bit, watchdog timer), XAS3 (16 bit) (32KB EPROM, 2KB RAM, 6 port I/O, ...). Tạo nên năng lực điều khiển và xử lý rất lớn.