Orange Pi Zero 3W đại diện cho một bước chuyển đáng chú ý trong cách dòng SBC “Zero” được định nghĩa, khi nó không còn dừng lại ở một bo mạch thử nghiệm giá rẻ mà tiến gần hơn tới một nền tảng tính toán nhúng có năng lực thực sự. Ngay từ tầng kiến trúc, thiết bị này được xây dựng xoay quanh SoC Allwinner A733, một nền tảng dị thể kết hợp giữa các nhân hiệu năng cao và tiết kiệm điện. Cụ thể, cụm CPU gồm hai nhân Cortex-A76 đảm nhiệm các tác vụ nặng và sáu nhân Cortex-A55 xử lý các tiến trình nền, tạo nên một cấu trúc big.LITTLE cân bằng giữa hiệu năng và điện năng tiêu thụ. Cách tổ chức này cho phép hệ thống linh hoạt điều phối workload, từ các tác vụ nhẹ như dịch vụ nền cho tới các pipeline tính toán phức tạp hơn ở biên (edge), mặc dù vẫn mang kích thước của dòng SBC nhỏ hơn cả kích thước một thẻ tín dụng.