Een Raspberry Pi singleboardcomputer bestaat uit een kleine printplaat met een Broadcom SoC, elektronische componenten en een aantal chassisdelen voor connectoren waarmee onder meer een toetsenbord en een monitor (HDMI) aangesloten kunnen worden. De Broadcom SoC’s zijn geïntegreerde systemen rond een ARM RISC-processor en een GPU die omringd worden door een aantal perifere controllers en schakelingen. Na de introductie in 2012 hebben de eerste modellen van de Raspberry Pi zich in verschillende richtingen verder ontwikkeld.

Eerste generatie

Bij de introductie in 2011 kwamen een Model A- en een Model B-versie van de Raspberry Pi op de markt.

Raspberry Pi A
De Raspberry Pi A is opgebouwd rond de Broadcom BCM2835 SoC. De SoC in de Pi A beschikt over een werkgeheugen van 256 MB. Op de printplaat bevinden zich de volgende aansluitingen:
een USB-poort en een SD-slot voor een verwisselbaar opslagmedium,
een microUSB-poort voor de aansluiting van de voeding,
een HDMI- en een CVBS composietvideo-aansluiting,
een 3,5 mm jackplug als audio-uitgang mits CVBS wordt gebruikt,
een gecombineerde 26-pins GPIO/UART/SPI/I2C-bus,
een DSI-bus en een CSI-bus voor het aansluiten van een display en een camera.

Raspberry Pi B
De Raspberry Pi B heeft de beschikking over een USB 2.0 hub en een 10/100 Mbps ethernetcontroller door de toevoeging van de LAN9514 microchip op de printplaat. Door de uitbreiding met de LAN9514-chip kunnen extra USB-poorten en een RJ-45-aansluiting voor een netwerkverbinding aan de printplaat toegevoegd worden. De Raspberry Pi B beschikt over een werkgeheugen van 512 MB.
Tweede generatie

In 2014 kwamen de Raspberry Pi A+ en B+, de Compute Module en een aantal addon-boards voor de Pi A+ en Pi B+ op de markt. In de ontwerpen voor de modellen uit deze tweede generatie waren een aantal belangrijke veranderingen doorgevoerd.

Raspberry Pi A+ en B+
Bij de overgang naar de A+- en B+-versies verdween het CVBS-chassisdeel van de printplaat en werden de microUSB-poort en de ingang voor de 3,5 mm jackplug en het CVBS chassisdeel verplaatst naar de zijde waar zich bij Model A alleen de HDMI-aansluiting bevond. Verder werd de SD-kaart door een microSD-kaart vervangen.

De 26-pins GPIO-bus aan de rand van de printplaat werd vervangen door een 40-pins GPIO-bus. Ten opzichte van de positie van de 40-pins bus werden vier posities voor de bevestigingsgaten in de printplaat vastgelegd. De Raspberry Pi B+ kreeg bovendien vier USB-poorten i.p.v. twee en de Pi B+ had een printplaat op creditcardformaat, d.w.z. een iets grotere printplaat dan de nieuwe Raspberry Pi A+.
HAT en addon-boards

De functies van de pennen van de 40-pins GPIO-bus en de posities van de bevestigingsgaten in de printplaat werden bij de introductie van de Pi A+ en B+ gestandaardiseerd. Hierdoor werd de ontwikkeling van Hardware Attached on Top (HAT) en het ontwerpen van verschillende behuizingen voor de nieuwe systemen gemakkelijker.

Derde generatie
In 2015 kwamen de Raspberry Pi 2 B, of kortweg RPi 2, en de Raspberry Pi Zero uit. In maart 2016 werd de RPi 2 opgevolgd door de RPi 3.

Raspberry Pi 2
Het verschil tussen de eerdere B+ en de 2 B zit in de Broadcom BCM2836 SoC die de BCM2835 vervangt die in alle eerdere modellen gebruikt wordt. De nieuwe Broadcom processor is opgebouwd rond een ARM Cortex-A7 quad-core CPU en beschikt over een werkgeheugen van 1 GB. Bovendien heeft de Cortex-A7 in de Pi 2 een ARMv7 processorarchitectuur tegenover de ARMv6 architectuur van de ARM1176-processor die in de SoC van de Pi B+ zit.

Raspberry Pi Zero
De printplaat van de Raspberry Pi Zero is aanzienlijk kleiner dan die van de Pi A en de Pi A+. De Pi Zero kan als de snelle, zuinige en goedkope opvolger van de Pi A+ beschouwd worden omdat zijn BCM2835 chip op een klokfrequentie van 1 GHz draait en omdat hij beschikt over 512 MB werkgeheugen. De Pi Zero beschikt over een mini HDMI-aansluiting, twee microUSB-aansluitingen, waarvan er een voor de voeding gebruikt wordt, een 40-pins GPIO-aansluiting, een pad voor een composiet video uitgang en sinds V1.3 een CSI-bus voor het aansluiten van een camera.

Raspberry Pi Zero W
De Raspberry Pi Zero wireless kwam eind februari 2017 uit. Ten opzichte van de Raspberry Pi Zero is nu de Broadcom BCM43438 microchip toegevoegd die de RPi Zero W van een Wi-Fi 802.11n 2,4 GHz en een Bluetooth 4.1 Low Energy (BLE) verbinding voorziet.

Raspberry Pi 3
De RPi 3 is de snelle opvolger van de RPi2 die op een BCM2837 SoC met een 1,2 GHz 32/64-bit quad core processor draait. De quad core ARMv7 Cortex-A7 processor in de RPi 2 is in de RPi 3 vervangen door een quad core ARMv8 Cortex-A53. Bovendien is de Broadcom BCM43438 microchip toegevoegd die de RPi 3 van een Wi-Fi 802.11n 2,4 GHz en een Bluetooth 4.1 Low Energy (BLE) verbinding voorziet.

Raspberry Pi 3B+ uit 2018
Op Pi-dag 2018 verscheen model 3B+ met een snellere 1,4 GHz processor en een 3 keer zo snel network op basis van gigabit ethernet (300 Mbit/s) of 2,4/5 GHz dual band Wi-Fi (100 Mbit/s).[28] Andere mogelijkheden zijn: Power over Ethernet (PoE), USB boot en network boot (een SD-kaart is niet meer verplicht). Dit laat het gebruik van de Pi toe op moeilijk bereikbare plaatsen (mogelijks zonder elektriciteit).