A PSP lapkakészlet komponensei a CPU, a médiaprocesszor, a 3D grafikus gép, a biztonsági gép és az energiafelügyelő. A PSP a MIPS R4000 alapú mikroprocesszort tartalmaz, amely maximum 333MHz-es órajellel dolgozik, a frontoldali busz 166MHz-es sebességgel fut. A két frekvenciát a processzor terhelése vezérli. A CPU lapka vektor feldolgozó gépet is tartalmaz. A mag tápfeszültsége 1,2- és 0,8 V között változtatható. Az energiafelügyelő lapka szintén minimális energia szinten tartja a funkcionális elemek működését, melyek tovább növelik a telepek élettartamát. A 6 millió tranzisztort tartalmazó lapka 90nm-es technológiával készül.

A PSP grafikus alrendszer 512 bites buszt használ, teljesítménye 664 millió pixel és 35 millió sokszög/s. A grafikus gép támogatja többek között az irányított fényeffektusokat és a textúra leképezést, valamint a 16 bites és 32 bites színtartományt. A médiagép - vagy virtuális mobil gép (ahogy a Sony hívja) - 24 bites programozható adatutat támogat, amelyen keresztül a kép- és hangkódokat továbbítja. Az egység MPEG 4 H.264 kódolót/dekódolót tartalmaz. A dedikált biztonsági gép kiküszöböli a játékkalózkodást. A PSP támogatja az USB 2.0 határfelületet, a MemoryStick csatlakozót és a mobil SDRAM memóriát. Az eszköz infra csatlakozási lehetőséggel is rendelkezik és csatlakoztatható a vezeték nélküli - 802.11a/b/g - hálózatokhoz.