ORANGE PI Zero имеет размеры всего 48 × 46 мм и весит 26 граммов. Построен на 4-ядерном процессоре Allwinner H2 с архитектурой ARM и графическим ускорителем Mali 400MP2. Мини-компьютер несет на борту 512 Мбайт оперативной памяти DDR3 SDRAM. Для хранения данных служит сменная карта microSD (приобретается отдельно).

На Orange Pi Zero есть адаптер Wi-Fi 802.11b/g/n с внешней антенной и сетевой контроллер Ethernet 10/100 с соответствующим разъёмом для подключения кабеля. На плате также есть порт USB 2.0 и microUSB 2.0, через который подаётся питание. Есть GPIO на 26 выводов и дополнительный на 13 выводов. 13-пиновый интерфейс позволяет подключать адаптер для монитора, переходник на два дополнительных USB-порта, микрофон и наушники. Для облегчения работы с 13-пиновым интерфейсом есть плата расширения (приобретается отдельно).