La console est équipée d'un APU AMD personnalisée de 6 nm avec une architecture CPU Zen 2 à 4 cœurs et 8 threads, fonctionnant entre 2,4 et 3,5 GHz.
Ce processeur est associé à un processeur graphique AMD Radeon basé sur RDNA 2 avec 8 unités de calcul et une fréquence de 1,6 GHz. Valve a travaillé étroitement avec AMD pour concevoir cette puce sur mesure, spécifique à la Steam Deck. La performance CPU se situe dans la même classe qu'un AMD Ryzen 3 4300U ou légèrement inférieure à un Ryzen 3 3300 pour un PC de bureau.