Den var en direkte utvidelse av arkitekturen til Intel 80486, og var en toveis superskalær mikroprosessor. Den kunne utføre to instruksjoner pr klokkepuls, mens 80486 bare kunne utføre en enkelt. Den hadde en raskere flyttallsprosessor, en bredere databuss (64-biter mot forgjengerens 32-biter), separat hurtigminne for data og instruksjoner og redusert latens ved adressekalkulasjon. Den 22. oktober 1996 ble , ofte bare kalt Pentium MMX, introdusert med samme grunnleggende arkitektur, med et komplementært MMX instruksjonssett for multimedia, større hurtigminne og noen flere forbedringer.