使用分页虚拟地址的一个潜在缺点是它们可能干扰实时操作，因此在Cortex-A处理器中增加了MMU，但在具有更强嵌入式系统功能的产品系列中却没有。Cortex-A架构从诞生之初的一个关键创新是TrustZone，由此可实现一个基于硬件的安全层，如果没有所需的安全证书，虚拟设备管理器（hypervisor）能够拒绝任何任务对处理器和内存某些部分的访问。TrustZone可将加密操作和其他敏感操作纳入受硬件防火墙保护的虚拟处理器。
在内核方面，范围从相对简单的Cortex-A5到高性能超标量处理器，如Cortex-A72整合了同时发出三个指令的能力和执行无序操作，简化了调度以实现最高效率。
Cortex-A家族的第二个重大创新是LITTLE框架，它是在2011年推出，这主要反映了针对应用处理器市场的M4引入后不同Cortex-M内核的耦合，增强了支持应用处理器需求的其他功能。
对于较大LITTLE，Arm采用了将低端内核（如A5或A7）与高性能，且通常是超标量实施相结合的方法。在可能的情况下，操作系统会保持低功耗处理器的活动时间尽可能长，然后在工作负载超过特定阈值时才激活高功率内核。与传统的双核架构不同，任务可以根据系统条件从一个处理器迁移到另一个处理器。随着对性能需求的增加，越来越多的Cortex-A实施都是围绕处理器复合体采用四个高端内核。通过在性能要求比较平静的期间关闭一个或多个内核，这种安排可以节省功率。
Cortex-R
Cortex-R是Arm公司第三大系列内核，通过采用实时且高度可靠的功能，能够支持新一代复杂的汽车和网络系统。在一些目标应用中需要一些确定性性能，意味着通常用于加快其他 Arm 处理器的缓存并不总是最佳方案。由于缓存会动态地将指令和数据值替换为最近使用的条目，因此，当中断服务例程或实时任务需要时，关键信息可能不在缓存中。Cortex-R家族通过支持紧密耦合存储器（TCM）库克服了这一问题。因此，关键信息可以在操作过程中存储在其中，并且通过软件管理，避免了指令和数据被缓存管理子系统替换的风险。
