Mikrokontrolery STM32F767/769 mają pamięć Flash dual-bank o pojemności 2 MB, pamięć Cache i mieszczącą 16 kB oraz pamięć RAM o pojemności 512 kB. Rdzeń ARM Cortex-M7 z koprocesorem DSP i modułem zmiennoprzecinkowym o podwójnej precyzji ma moc obliczeniową 462 DMIPS (CoreMark=1082 EEMBC) przy częstotliwości taktowania rdzenia 216 MHz.
Do standardowego wyposażenia należą sprzętowy akcelerator JPEG i kontroler MIPI-DSI host znacznie rozszerzający możliwości graficzne. Pamięć Flash ma tryb pracy read-while-write co umożliwia nieprzerwaną pracę aplikacji także w momencie aktualizowania programowania.
Do zastosowań wymagających zwiększonego poziomu bezpieczeństwa danych producent proponuje wersje STM32F777/779 wyposażone w jednostkę kryptograficzną. Układ wyposażono również w matryce komunikacyjne AXI i multi-AHB do transmisji danych pomiędzy mikroprocesorem, pamięciami i blokami peryferyjnymi, 2 uniwersalne kontrolery DMA, kontrolery specjalizowane dla interfejsów Ethernet, USB On-The-Go i akceleratora Chrom-ART.
Jednostka centralna i bloki peryferyjne są taktowane za pomocą niezależnych przebiegów zegarowych. Układy wyposażono w bogaty zestaw interfejsów multimedialnych i bloków wspomagających ich pracę obejmujący: I2S, Serial Audio Interface (w tym generator PLL dla toru audio), filtry cyfrowe DFSDM (Digital Filter for Sigma-Delta Modulators) dla mikrofonu cyfrowego lub zewnętrznego przetwornika A/C.
Oprócz tego, struktura układu zawiera jednostkę Flexible Memory Controller oraz interfejs Quad-SPI dla pamięci zewnętrznej. Mikrokontrolery STM32F767/769 są oferowane w wersjach testowych, a do produkcji masowej mają wejść w maju 2016.