AT89S51是AT89C51的升级版，差别不大。AT89S51兼容标准MCS-51指令系统及AT89C51引脚结构，相对于AT89C51增加的新功能：
(1)ISP在线编程功能，这个功能的优势在于改写单片机存储器内的程序不需要把芯片从工作环境中剥离。是一个强大易用的功能。
(2)最高工作频率为33MHz，AT89C51的极限工作频率是24M，所以AT89S51具有更高工作频率，从而具有了更快的计算速度。
(3)具有双工UART串行通道。
(4)内部集成看门狗计时器，不再需要像AT89C51那样外接看门狗计时器单元电路。
(5)双数据指示器。
(6)电源关闭标识。
(7)全新的加密算法，这使得对于AT89S51的解密变为不可能，程序的保密性大大加强，这样就可以有效的保护知识产权不被侵犯。
(8)兼容性方面：向下完全兼容51全部字系列产品。比如8051、AT89C51等早期MCS-51产品