PicSat est un satellite au format CubeSat. Il se découpe schématiquement en trois unités, ce qui en fait un 3U, dans le jargon des CubeSats. Chaque unité mesure 10x10x10cm, et est dédiée à une mission précise.
L'unité du bas contient les systèmes électroniques principaux : antennes et systèmes de déploiement, électronique de communication, système de distribution de puissance, et ordinateur de bord. L'unité située au milieu contient principalement le système de contrôle d'attitude, chargé d'orienter le satellite dans l'espace. Enfin, l'unité supérieure contient l'instrument scientifique (aussi appelé charge-utile), un petit télescope de 5 cm d'ouverture, focalisant la lumière de l'étoile sur une fibre monomode qui le guide jusqu'à une photodiode avalanche.
L'ensemble du satellite est recouvert de panneaux solaires, chargés de lui fournir toute l'énergie nécessaire à son bon fonctionnement. Le satellite complet est conçu dans l'optique de consommer le moins d'énergie possible. Avec un total de consommation de 6 W, PicSat consomme moins d'énergie qu'une ampoule basse consommation !
La charge-utile et l'intégration du satellite (assemblage final et tests) ont été entièrement à la charge de la petite équipe PicSat, qui fait partie du pôle Haute Résolution Angulaire en Astronomie du LESIA, à l'Observatoire de Paris.