Thymio verfügt über mehrere Sensoren (5 Abstandssensoren vorne zur Hinderniserkennung, sowie 2 weitere hinten, 2 Bodensensoren zum Linien folgen, 1 Temperatorsensoren), 39 LEDs, 1 IR-Fernsteuerungsempfänger, 1 Mikrofon, 1 Lautsprecher.
Durch einen integrierten Stift-Einsatz kann er zum Zeichnen verwendet werden.
Thymio ist erweiterbar durch Lego-Teile und hat einen Haken, mit dem ein Anhänger an ihm befestigt werden kann.
Für den Roboter gibt es zahlreiche pädagogische Materialien.
Mit den Pfeiltasten kann zwischen folgenden vorprogrammierten Verhaltensmustern umgeschaltet werden: