Un procesador de doble núcleo o de varios núcleos funciona combinando dos núcleos físicos en una unidad central de procesamiento, lo que permite que la CPU maneje varios subprocesos de datos a la vez. El núcleo de una CPU es la parte que hace todo el trabajo real. En cierto sentido, un procesador de doble núcleo es como tener dos CPU de un solo núcleo en la misma computadora; sin embargo, como están conectados directamente entre sí, pueden trabajar incluso de manera más eficiente.
Para que un procesador de doble núcleo funcione, el software debe saber cómo enviar subprocesos de información a ambos núcleos para su procesamiento. Ciertas aplicaciones son mucho más eficientes con procesadores multi-core que otras. De manera similar, el hardware y el software operativo de la computadora deben ser compatibles con un procesador de doble núcleo.
Incluso si una determinada aplicación no hace un uso significativo de los núcleos adicionales, una computadora con un procesador de múltiples núcleos aún funciona más rápido porque puede procesar subprocesos desde varias aplicaciones a la vez.
Aunque una CPU de doble núcleo tiene el doble de potencia de procesamiento que una CPU de un solo núcleo, por lo general no tiene el doble de velocidad. En la práctica, los procesadores de doble núcleo logran un aumento de rendimiento de alrededor del 50 por ciento en comparación con los procesadores de un solo núcleo similares. No obstante, casi todas las operaciones logran al menos algún beneficio de un procesador de doble núcleo.