У Raspberry Pi 4 використовується однокристальна система Broadcom BCM2711. Кристал включає в себе 4-ядерний 64-бітний процесор Cortex-A72 (ARM v8) з частотою 1,5 ГГц і графічний процесор GPU VideoCore VI з частотою 500 МГц. За даними виробника, система на новій архітектурі стала на 50% швидше, ніж минулі покоління RPi, а ще вона підтримує більше оперативної пам'яті - від 1 до 4 ГБ, залежно від версії плати.
Дана модифікація Raspberry Pi 4 Model B оснащується 2 ГБ пам'яті LPDDR4-2400 SDRAM, яка ділиться між CPU і GPU. На ній можна серфить в інтернеті з кількома вкладками, емулювати ретро-консолі або використовувати бібліотеку машинного зору OpenCV для розпізнавання об'єктів
Контролер підтримує апаратне декодування H.265 / HEVC (до 4Kp60) і H.264 (до 1080p60). Це розвантажує CPU при роботі з потоковим відео в інтернеті та перегляді «важких» відеофайлів в режимі медіацентру.