thumb指令集可以看做arm指令集的一個子集，其用于支持存儲系統數據總線為16位的應用系統。thumb指令長度為16位，這樣，與32位的arm指令集相比，有效地節省了系統的存儲空間。但thumb指令集中的數據處理指令的操作數仍然是32位的，指令尋址地址也是32位的。
在實際應用中，若對系統的性能有較高要求，則選arm指令集和32位的memory；若對系統的功耗有較高要求時，則選thumb指令集和16位的memory；一般將兩者混合使用，根據系統不同部分的不同需求，選用合適的指令，發揮兩者的優勢。
thumb指令集由數據處理指令、跳轉指令、load/store指令和軟件中斷指令4大類構成。
數據處理指令
格 式
功 能
mov rd,imm_8;
rd＝imm_8；rd為r0~r7，imm_8為8位立即數
mov rd,rn;
rd＝rn；rd、rn為r0~r15
mvn rd,rn;
rd＝~rn；rd、rn為r0~r7
neg rd,rn;
rd＝-rn；rd、rn為r0~r7
add rd,rn,imm;
rd＝rn+imm；rd為r0~r7，rn為r0~r7或pc或sp；
rn為pc或sp時，imm為10位立即數；
否則，imm為3位立即數
add rd,rn,rm;
rd＝rn+rm；rd、rn、rm為r0~r7
add rd,imm;
rd＝rd+imm；rd為r0~r7或sp
rd為sp時，imm為-508~+508間的4整數倍的數
否則，imm為8位立即數
add rd,rn;
rd＝rd+rn；rd、rn為r0~r15
adc rd,rn;
rd＝rd+rn+carry；rd、rn為r0~r7，carry為進位標志值
sub rd,rn,imm_3;
rd＝rn-imm_3；rd、rn為r0~r7，imm_3為3位立即數
sub rd,rn,rm;
rd＝rn-rm；rd、rn、rm為r0~r7，
sub rd,imm;
rd＝rd-imm；rd為r0~r7或sp
rd為sp時，imm為-508~+508間的4整數倍的數
否則，imm為8位立即數
sbc rd,rn;
rd＝rd-rn-!carry；rd、rn為r0~r7，carry為進位標志值
mul rd,rn;
rd＝rd×rn；rd、rn為r0~r7
and rd,rn;
rd＝rd&rn；rd、rn為r0~r7
orr rd,rn;
rd＝rd|rn；rd、rn為r0~r7
eor rd,rn;
rd＝rd^rn；rd、rn為r0~r7
bic rd,rn;
rd＝rd&(~rn)；rd、rn為r0~r7
asr rd,rn;
rd＝rd算術右移rn位；rd、rn為r0~r7
asr rd,rn,imm_5;
rd＝rn算術右移imm_5位；rd、rn為r0~r7，
imm_5為1~32間的數值
lsl rd,rn;
rd＝rd邏輯左移rn位；rd、rn為r0~r7
lsl rd,rn,imm_5;
rd＝rn邏輯左移imm_5位；rd、rn為r0~r7
lsr rd,rn;
rd＝rd邏輯右移rn位；rd、rn為r0~r7
lsr rd,rn,imm_5;
rd＝rn邏輯右移imm_5位；rd、rn為r0~r7
ror rd,rn;
rd＝rd循環右移rn位；rd、rn為r0~r7
cmp rn,rm;
根據rn-rm的值，修改cpsr的狀態標志位；
rn、rm為r0~r7
cmp rn,imm_8;
根據rn-imm_8的值，修改cpsr的狀態標志位；
rn為r0~r7
cmn rn,rm;
根據rn+rm的值，修改cpsr的狀態標志位；
rn、rm為r0~r7
tst rn,rm;
根據rn&rm的值，修改cpsr的狀態標志位；
rn、rm為r0~r7
跳轉指令
格 式
功 能
b{cond} label
pc＝label；
若有cond，則label必須在當前指令的-256~+256字節范圍內；
否則，label必須在當前指令的-2kb~+2kb范圍內
bl label
r14＝pc+4，pc＝label；
label必須在當前指令的-4mb~+4mb范圍內
bx rn
pc＝rn，且切換處理器狀態
load/store指令
格 式
功 能
ldr rd,[rn,imm];
rd＝地址（rn+imm）中的字數據；rd為r0~r7，rn為r0~r7或sp或pc；若rn為pc或sp，imm為5位立即數，否則imm為8位立即數
ldr rd,[rn,rm];
rd＝地址（rn+rm）中的字數據；rd、rn、rm為r0~r7
ldrh rd,[rn,imm_5];
rd＝地址（rn+imm_5）中的無符號半字數據；rd、rn為r0~r7，imm_5為5位立即數
ldrh rd,[rn,rm];
rd＝地址（rn+rm）中的無符號半字數據；rd，rn，rm為r0~r7
ldrb rd,[rn,imm_5];
rd＝地址（rn+imm_5）中的無符號字節數據；rd、rn為r0~r7
ldrb rd,[rn,rm];
rd＝地址（rn+rm）中的無符號字節數據；rd，rn，rm為r0~r7
ldrsh rd,[rn,rm];
rd＝地址（rn+rm）中的有符號半字數據；rd，rn，rm為r0~r7
ldrsb rd,[rn,rm];
rd＝地址（rn+rm）中的有符號字節數據；rd，rn，rm為r0~r7
ldr rd,label;
rd＝地址（label）中的字數據；rd為r0~r7
str rd,[rn,imm];
地址（rn+imm）處的字數據＝rd；rd為r0~r7，rn為r0~r7或sp或pc；若rn為pc或sp，imm為5位立即數，否則imm為8位立即數
軟件中斷指令
格 式
功 能
swi 8位立即數
8位立即數為中斷號