Модель Zero W выполнена в том же форм-факторе, что и ранее поставляемая Raspberry Pi Zero (65 x 30 x 5 мм), т.е. примерно в два раза меньше обычного Raspberry Pi. Ключевым отличием является интеграция чипа Cypress CYW43438, обеспечивающего поддержку 802.11 b/g/n и Bluetooth 4.1. В остальном параметры Zero W сходны с прошлым компактным вариантом - CPU 1GHz (Broadcom BCM2835, одно ядро ARM11, графический ускоритель Broadcom VideoCore IV 250 MHz), 512MB ОЗУ, порт Mini-HDMI, два порта Micro-USB, слот microSD, 40-контактный разъём GPIO (не распаян), выводы для композитного видео и камеры.

Дополнительно подготовлено несколько вариантов корпусов для Raspberry Pi Zero, отличающихся наличием отверстий для камеры и доступа к GPIO.

Из ранее выпускаемых конкурирующих устройств к Raspberry Pi Zero W наиболее близка китайская плата Orange Pi Zero, которая поставляется за 7 и 9 долларов с 256 и 512 Мб ОЗУ. Плата Orange Pi Zero не поддерживает Bluetooth и вывод для подключения камеры, но имеет полноценный порт 10/100M Ethernet с опциональной поддержкой PoE (Power over Ethernet), USB OTG, USB 2.0 HOST, а также контакты для соединения микрофона, инфракрасного приёмника (IR) и двух дополнительных USB-портов. Вместо одноядерного Broadcom BCM2835 плата оснащена четырёхъядерным 32-разрядным процессором Allwinner H2 (Cortex-A7, 1.2 GHz) и GPU Mali 400MP2 с декодировщиком для H.265/HEVC 1080P. Вместо 40-контактного GPIO поставляется сокращённый 26-контактный разъём, совместимый с Raspberry Pi B+.