Les satellites les plus simples répondant à la norme CubeSat ont la forme d’un cube d’un décimètre de côté (donc volume 1 litre), doivent peser moins de 1,33 kg et utiliser des composants électroniques commercialisés. Les concepteurs ont considéré que les dimensions choisies étaient la taille minimale pour obtenir un satellite opérationnel.

 La forme cubique permet au satellite de disposer de l’énergie électrique quelle que soit son orientation si toutes les faces sont recouvertes de cellules solaires. En définissant une norme pour les nanosatellites, le CubeSat devait permettre aux universités de lancer des expériences scientifiques à moindre coût dans l’espace en définissant les caractéristiques externes de ces engins spatiaux et en facilitant ainsi leur installation sur des lanceurs. 

Dans le même but, un système de déploiement, développé et construit par l’Université polytechnique de Californie, est généralement utilisé pour mettre les CubeSats en orbite. Le P-POD (Poly Picosatellite Orbital Deployer) sert d’interface entre le lanceur et les CubeSats à déployer. Le P-POD peut contenir jusqu’à trois CubeSats qui seront lancés successivement. Le lanceur envoie un signal électrique au P-POD qui déclenche l’ouverture de sa porte et ainsi cause l’éjection des CubeSats à l’aide d’un ressort.

Les satellites peuvent consister en l’assemblage de plusieurs CubeSats. Par convention, le CubeSat de base est désigné par l’abréviation 1U (One Unit). Il existe également 2U (2 x 1U mis bout à bout), 3U (masse <4 kg), 1,5 U,  6U et même 12U.

Les caractéristiques des CubeSats sont imposées par une spécification (spécification de conception CubeSat) qui limite par exemple la pression de tout composant interne à 1,2 atmosphère, impose des contrôles très restrictifs au transport de produits dangereux (tels que les propulseurs hypergoliques utilisés typiquement pour la propulsion) et l’énergie chimique stockée (batterie) à 100 watts / heure. Le but de ces contraintes est d’éliminer toute source de risque pour la charge utile principale transportée par le lanceur responsable de la mise en orbite du CubeSat.