מערכת מרובת מעבדים על שבב (MPSoC) היא מערכת על שבב (SoC) הכוללת מספר מיקרו-מעבדים. 

העובדה ש-MPSoC הוא רב-מעבד פירושה שעיצוב תוכנה יורש חלק מהותי מעיצוב הכולל של השבב, כלומר ניתן לשלב חומרה ותוכנה בכדי לפתור בעיות. במערכות אלו קוד שנכתב בכדי לעמוד באילוצי החומרה כעת יכולים להיפתר ברמת החומרה, כגון אילוצי תזמון קשיחים וצריכת אנרגיה.

מערכות MPSoC יכולים להכיל מעבדים שונים שבדרך כלל עובדים באופן הטרוגני וכן גם צורת העבודה מול הזיכרון ואמצעי התקשורת. מערכות אלו דורשות לעתים קרובות כמויות גדולות של זיכרון כך שייתכן מוטבע זיכרון מחוץ למערכת וכן מסתמך על זיכרון זה. 

שילוב החומרה עם התוכנה בפיתוח מוצר המבוסס MPSoC הינו הוא אחד מהגורמים שהופך פרויקט זה מעניין ומאתגר. יתרון משמעותי שיש למערכות אלו שהן מספקות יכולות עיבוד כדי לתמוך באירועים אמיתיים בזמן אמת.