单片机是一个集成电路芯片，其中需要将一整套计算机系统集成到单片芯片中。它包括中央处理器CPU（Central Processing Unit）、随机存储器RAM（Random Access Memory）、只读存储器ROM（Read Only Memory）、中断系统、定时器/计数器以及I/O（Input Output）接口电路等主要微型机部件集成在一块芯片上。虽然单片机只是一个芯片，但从组织和功能上来看，它已经具有计算机系统的属性，为此称为它为单片微型计算机SCMC（Single Chip Micro Computer），简称单片机。
而PLC内部也是由单片机作为控制核心，在外围加上了各种电源与IO，通信等电路组成；PLC即可编程控制器，实质上是一种以微处理器为核心，集微电子技术、自动化技术、计算机技术及通信技术为一体的专门用于工业控制的计算机，只不过它比一般的计算机具有更强的与工业现场进行信息交换的接口，以及直接适应控制要求的编程语言。从硬件机构上来看，PLC主要由中央处理单元(CPU)，存储单元，输入/输出单元，电源及编程器等部分构成。
PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，在其内部存储执行逻辑运算，顺序运算，计时，计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械生产过程图片，及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。
单片机和PLC它们两者之间相同之处在于都能起到一个控制的作用，因为它们都有CPU、存储器、I/O接口等；但它们则是两个完全不同的行业。单片机主要用来做产品开发，而PLC主要用做工程应用（工业自动化控制领域）。PLC可以认为是单片机开发出来的一个产品，包括各种智能家用产品等。PLC主要侧重于工业自动化控制设备，单片机侧重于消费电子、智能硬件以及工控主板的低压设备控制。
单片机应用非常广泛，而PLC就比较单一了，不用考虑硬件设计问题，它是购买回来就已经是一个完整的控制器，只要编制梯形图就可以正常使用了。工业自动化控制应用涉及到电气的一些知识，PLC主要学习梯形图，而单片机里面需要很深的电子元器件技术及C语言知识，或者是各种汇编语言。PLC编程更简单，单片机的开发相对复杂很多，对C语言的要求也会更高一些。
单片机与PLC两者之间的成本相差是巨大的，PLC价格范围从几百元到几千元都是正常的，单片机价格便宜，从几块钱的到几十块钱的范围不等。