Lo Zilog Z80 fu progettato nel 1976 da Federico Faggin, lo stesso creatore dell'Intel 4004, la prima cpu su singolo chip, che successivamente aveva fondato proprio la Zilog.
Lo Zilog Z80 è un microprocessore a 8bit compatibile a livello di codice oggetto con la cpu Intel 8080. Lo Zilog Z80 include interamente il set dei registri e delle istruzioni dell'8080 e ne supporta tutti gli interrupt. Può indirizzare fino a 64KB di memoria. Oltre a questo lo Z80 ha alcune caratteristiche in più, come 80 nuove istruzioni, 2 registri in più, nuovi tipi di interrupt compatibili con periferiche per lo Z80 e non, ed infine la sola alimentazione a 5 volt.
Lo Zilog Z80 fu costruito con tecnologia in silicio a canale N, alle frequenze di 2.5MHz, 4MHz, 6MHz e 8MHz. Modelli successivi alla prima implementazione raggiunsero anche i 25MHz. La maggior parte dei modelli aveva un contenitore a 40 pin, ma lo Z80 fu costruito anche in chip a 44 pin SMD o QFP.
Come l'8080 anche lo Z80 funzionava col sistema operativo CP/M.
Lo Zilog Z80 ebbe un enorme successo e fu prodotto da moltissime aziende, e cloni di questa cpu furono costruite anche nella Germania Est, in Romania e in Unione Sovietica. lo Z80 fu montato su computer come il Tandy Radio Shack TRS-80, l'amstrad CPC 464, il Sinclair ZX81, il Commodore C128 e il Frankin ace 1200.