Die reduzierte Form des Zero Clients wirkt sich auch technisch auf die verbaute Hardware aus. Der Zero Client bildet damit den genauen Gegenpol zum Fat Client, welcher hinsichtlich seiner Hardware so ausgestattet ist, dass er eigenständig und autark einsetzbar ist und zusätzlich ein vollwertiges Betriebssystem installiert hat. Zero Clients besitzen im Allgemeinen keine eigenen Hardwareressourcen etwa in Form von Laufwerken und lokalen Speicherressourcen. Hier sind sie vollständig auf die Verfügbarkeit eines Servers angewiesen.
Physisch zeigen sich Zero Clients in Form einer kleinen Box, an der Peripheriegeräte wie beispielsweise Tastatur und Maus zur Bedienung angeschlossen sind. Auch ein oder mehrere Monitore, je nach Ausgestaltung der Hardware, sind angeschlossen. Außerdem besitzt der Zero Client eine Schnittstelle, um mit dem Server, von dem er abhängig ist, zu kommunizieren. Diese Schnittstelle ist sowohl kabelgebunden als auch kabellos realisierbar.
Ein Architekturkonzept für das Zusammenspiel von Server und Client ist das Client-Server-Modell. In vielen Fällen ist der Zero Client in Form einer Ein-Chip Platine umgesetzt. Dieser Chip stellt die Prozessorfunktion, Grafikfunktion sowie den Netzwerkcontroller bereit. Beim Einschalten verwendet er zum Starten die Firmware, wo das Remote-Protokoll verankert ist, um aus dem Netzwerk zu booten. Dabei verbindet er sich mit dem Server.