自从最初的Cortex-R4诞生以来，这个家族已经发生了很多进化，其中Cortex-R5和R7内核具有低延迟外围端口。大多数内核都设计为与Arm 硬件总线 （AHB）等片上总线配合使用，或者在最近的内核中，结合使用高级可扩展接口（AXI）基础架构。低延迟端口将内核直接连接到重要的外围设备，无需对总线进行仲裁，或等待其他总线访问活动完成，即可进行访问。
为了支持高度可靠的操作，Cortex-R内核上的缓存、TCM 和系统总线可以使用错误修改编码来透明地更正单位（single-bit）错误并检测双位错误。由于模块化冗余是安全关键型系统的核心部分，Cortex-R 系列内核设计为可使用副本在锁定步骤中工作。如果片上监视器检测到输出差异，它可以警告存在的问题，以便软件能够采取纠正措施。采用Cortex-R 系列而生产的一个芯片例证是赛普拉斯半导体的Traveo S6J33xx系列 MCU，它集成有Cortex-R5F内核，运行在高达240MHz的频率，并集成有针对汽车仪表板中驱动仪表群集而优化的外围设备。
Arm v8
在2011 年，随着版本8体系架构的创建，迎来了Arm内核产品的第二波更改，包括增强了具体应用在64位模式下运行的能力，极大地扩展了应用处理器的最大可寻址内存空间。具有64位能力的Arm v8 处理器可以在 32位或 64位模式下运行。32位运行与为版本7处理器编写的应用提供向后兼容性。由于Cortex-M 系列中的版本8处理器专注于MCU应用，因而不支持64位寻址。但是，它们确实增加了许多额外的指令和功能，以提高性能并增强安全操作。
其中一个重要的进步是重新设计的内存保护单元（MPU），它允许更灵活地管理分区。另一个是完全支持仅执行内存（execute-only-memory），以帮助防止反向工程和黑客攻击。但是，安全性方面最大的变化是支持专门针对深度嵌入式处理器而优化的TrustZone机制。