MCS-51單片機的程序存儲器用于存放編好的程序和表格常數。8051片內有4 KB的ROM，8751片內有4 KB的EPROM，8031片內無程序存儲器。 MCS-51的片外最多能擴展64 KB程序存儲器，片內外的ROM是統一編址的。如端保持高電平，8051的程序計數器PC在0000H～0FFFH地址范圍內 (即前4 KB地址) 是執行片內ROM中的程序，當PC在1000H～FFFFH地址范圍時，自動執行片外程序存儲器中的程序;當保持低電平時，只能尋址外部程序存儲器，片外存儲器可以從0000H開始編址。

MCS-51的程序存儲器中有些單元具有特殊功能，使用時應予以注意。

其中一組特殊單元是0000H～0002H。系統復位后，(PC)=0000H，單片機從0000H單元開始取指令執行程序。如果程序不從0000H單元開始，應在這三個單元中存放一條無條件轉移指令，以便直接轉去執行指定的程序。

還有一組特殊單元是0003H～002AH，共40個單元。這40個單元被均勻地分為5段，作為5個中斷源的中斷地址區。其中：

0003H～000AH 外部中斷0中斷地址區

000BH～0012H 定時/計數器0中斷地址區

0013H～001AH 外部中斷1中斷地址區

001BH～0022H 定時/計數器1中斷地址區

0023H～002AH 串行中斷地址區

中斷響應后，按中斷種類，自動轉到各中斷區的首地址去執行程序，因此在中斷地址區中理應存放中斷服務程序。但通常情況下，8個單元難以存下一個完整的中斷服務程序，因此通常也是從中斷地址區首地址開始存放一條無條件轉移指令，以便中斷響應后，通過中斷地址區，再轉到中斷服務程序的實際入口地址。