D’un point de vue technique, la PSP est très prometteuse. Son processeur central est basé sur un core de Mips R4000 32bits cadencé à 333Mhz. Ce processeur comporte une unité SIMD VPE (Single Instruction Multiple Data Vector Processor Engine) qui est très similaire au SSE2 d’Intel ou à la technologie AltiVec des PowerPC. Embarquant 8Mo de mémoire et une bande passante estimée à 2.6Go/sec, le processeur est gravé en 0.09µ et fonctionne à une tension de 1,2volts.

Ce processeur est secondé par un autre processeur identique mais ne disposant que de 2Mo de mémoire. La tâche de ce second processeur est uniquement d’assumer les fonctions multimédias de la PSP. Le tout travaille avec une mémoire centrale de 32Mo.

Ensuite, on trouve 2 processeurs graphiques. Un processeur principal pour les manipulations graphiques importantes, et un secondaire pour la finition. Ce dernier embarque 2Mo de mémoire accessibles via un bus 256 bits totalisant une bande passante de 5.3Go/sec. Le Fillrate atteint au final 664 millions de pixels par seconde en 16 millions de couleurs pour 33 millions de polygones par secondes. A titre de comparaison, une GeForce 2 Pro offre un Fillrate légèrement supérieur (800 millions de pixels par secondes).

La partie sonore bénéficie aussi d’un processeur dédié. Capable de gérer le son sur 8 canaux (bien qu’inutile pour la PSP vu l’absence de sortie numérique), il supporte le format MP3, AAC et bien entendu, le format propriétaire de Sony, l’ATRAC3. Cette puce gère également la lecture de vidéo au format MPEG4. Le tout est rendu sur un magnifique écran LCD WideScreen capable d’afficher une résolution de 480 pixels sur 272 en 16 millions de couleurs.

La PSP est également équipée d’un système de connexion WiFi spécifiquement développé pour les jeux réseaux entre consoles et compatible avec la norme 802.11b (11Mbits).

La console accepte des cartes mémoire Mémory Stick Duo ainsi que le format de cartouche UMD (Universal Media Disc) semblable au format DVD double couche et offrant une capacité de 1.8Go  Le disque UMD, d’un diamètre de 2,4 pouces, dispose du même principe de zonage et de protection anti-copie AES (Advanced Encryption System) que la DVD.