乐高MINDSTORMS EV3的固件架构是围绕LINUX操作系统构建的。通过多个共享库实现可被乐高应用程序（虚拟机）使用的各类功能，再由各种系统程序和用户程序（字节码程序）进行控制。

EV3支持多个通信接口蓝牙、USB和WiFi。EV3协议对于所有3种传输技术都是相同的。除了运行用户程序外，EV3虚拟机还可以执行通过上述技术之一发送的直接命令(DirectCommand)。