首先導入到單片機的是二進制文件，之所以要編譯爲HEX文件，是因爲hex文件帶校驗，在傳輸制、存儲過程中有錯誤的話，容易提前發現，而二進制文件就不能，假如在存儲中由於某一位或幾位數受損，那麼下載時照樣按受損的文件導入到單片機。
二進制：bin 八進制：oct 十進制：dec 十六進制：hex
Arduino構建過程總述
爲了生成可在Arduino板子上運行的程序，需要經過以下幾個步驟：
- 1. Arduino IDE對代碼進行轉換，確保生成正確的C/C++代碼（兩種常用的編程語言）。
- 2. 通過編譯器（avr-gcc）將上一步生成的可讀代碼，編譯成機器能識別的指令（或稱之爲目標文件）。
- 3. 通過鏈接器，將上一步產生的目標文件與標準Arduino庫文件（提供基礎函數，如digitalWrite()或Serial.print()）共同鏈接，生成一個Intel Hex文件，該文件中的指定內容將寫入到Arduino板上的可編程內存中。
- 4. 將上一步產生的HEX文件上傳至Arduino板：可以使用USB或串口，通過板上已有的bootloader傳輸到Arduino板，也可以通過其它編程器直接燒寫。
多文件程序
一個Arduino程序可以包含多個文件（IDE中的多個標籤頁，一個標籤頁代表一個文件）。單擊IDE頂部滾動條的右向箭頭即可管理各文件。文件標籤頁的擴展名有4種類型：無擴展名、.c、.cpp或.h（若是其它擴展名，將被轉換爲下劃線）。程序編譯完後，所有無擴展名的文件標籤頁將被合併在一起，生成“主程序文件”。.c或.cpp擴展名的文件將被單獨編譯。爲了打開.h標籤頁，必須#include該文件（使用雙引號""而非尖括號< >）。
主程序文件的處理
在傳給avr-gcc編譯器之前，Arduino IDE將對主程序文件（IDE中所有無擴展名的標籤頁合併結果）進行轉換操作：
1. 在主程序文件的頭部，加入#include "WProgram.h"（0023版本）或#include "Arduino.h"（1.0版本）。該頭文件（位於<ARDUINO>/hardware/cores/<CORE>/）包含Arduino標準核心庫所需的所有聲明。
2. IDE將搜索主程序文件中出現的所有函數定義，爲它們創建聲明（原型）。這些聲明將被插在最前面的的註釋、預處理語句（#include或#define）之後，其它語句之前（包括類型定義）。若在函數中使用了自定義類型，則需要將該類型的定義單獨放入一個頭文件中。當然，這個處理並不完善：含有默認參數值的函數，定義在名字空間或類裏的函數，均不會產生正確的聲明原型。
3. 當前目標板的main.cxx文件中的所有內容，附加在主程序文件之後。
目標板
Arduino IDE支持多種目標板與多種芯片、CPU頻率、bootloader。這些都在板配置文件中定義，相關參數包括：
<BOARD>.name: 顯示在Boards菜單裏的名稱
<BOARD>.build.mcu: 板上的單片機（常用"atmega8"或"atmega168"）
<BOARD>.f_cpu: 單片機的時鐘頻率（常用"16000000L"或ATmega168使用內部時鐘時的"8000000L"）
<BOARD>.core: hardware/cores/目錄裏的子目錄名稱，用於鏈接時選擇對應的核心庫（常用"arduino"）
另外，在preferences.txt中的一項設定也是很有用的：
構建程序時，是否打印調試信息（如"false"）。若爲true，則打印構建過程中調用的所有命令的完整信息。
注：Arduino 0004及之後的版本，build.extension不再使用 -- 主程序文件將永遠作爲.cpp文件處理。
編譯過程
這裏以使用avr-gcc來編譯程序文件爲例，可以在core不同移植的核心編譯器keil等。
include路徑包括程序文件所在目錄、目標板目錄（<ARDUINO>/hardware/cores/<CORE>）和avr的include目錄(<ARDUINO>/hardware/tools/avr/avr/include/），以及主程序文件引用的頭文件所在的函數庫目錄（位於<ARDUINO>/hardware/libraries）。
當verify一個程序文件時，將在系統臨時目錄（如Mac裏的/tmp）中進行構建。當上傳時，將在程序文件所在目錄（可通過Sketch > Show Sketch Folder菜單進行訪問）的applet/子目錄中構建。
目標板核心的.c與.cpp文件將在同級目錄下被編譯生成.o文件，主程序文件、程序其它.c和.cpp文件及#include包含的函數庫中的.c或.cpp文件同樣處理。
這些.o文件將最終生成一個靜態庫，主程序文件與之鏈接。只有主程序中使用到的庫代碼纔會被寫入到最終的.hex文件中，這樣就減少了絕大多數程序的大小。
.hex文件是編譯的最終文件，然後被上傳到Arduino板。點擊"Verify"按鈕，.hex文件會在/tmp（Mac和Linux系統）或\Documents and Settings\<USER>\Local Settings\Temp（Windows系統）目錄中生成；點擊"upload"按鈕，該文件在程序目錄（通過Sketch > Show Sketch Folder菜單訪問）的applet子目錄中生成。
上傳/燒錄過程
生成的程序通過avrdude上傳。
上傳過程也受板配置和主配置文件中的參數影響，板配置包括：
<BOARD>.upload.protocol: avrdude與Arduino板的通信協議（通常是"stk500"）
<BOARD>.upload.speed: avrdude上傳程序時使用的速度（波特率）（通常是"19200"）
<BOARD>.upload.maximum_size: Arduino板的最大程序大小（與芯片大小及bootloader大小有關）
主配置中影響的參數：
upload.verbose: 上傳程序到板上時，是否顯示調試信息（默認"false"）。