Multicore-Prozessoren sind eine Weiterentwicklung der Doppelkernprozessoren und arbeiten mit mehreren Zentraleinheiten (CPU) auf einem Chip. Die Multicore-Technik ist auf die ständig steigende Integrationsdichte zurückzuführen, bei der immer mehr Transistoren immer weniger Siliziumfläche benötigen. Außerdem geht es um die Rechenleistung und die Verlustleistung. Im Allgemeinen wird zur Erhöhung der Rechenleistung die Taktfrequenz erhöht. Mit einer Verdoppelung der Taktfrequenz verdoppelt sich die Rechenleistung, gleichzeitig steigt aber die Leistungsaufnahme um das Vierfache. Die Verdoppelung der Rechenleistung kann aber auch mit einem zweiten Prozessor erzielt werden, wobei sich die Leistungsaufnahme lediglich verdoppelt.

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Beim Multicore werden mehrere vollständige Prozessorkerne auf einem Chip implementiert und sorgen für eine höhere Verarbeitungsleistung, höherem Datendurchsatz und einer effizienteren Ausnutzung der verfügbaren Transistoren. Weitere zusätzliche Leistungssteigerungen werden durch die Verbesserung und Erweiterung der Prozessor-Architektur erzielt. Da die Herstellung relativ kostengünstig erfolgen kann, können entsprechende Multicore-Chips mit vielen Zusatzfunktionen ausgestattet werden. Auch die Wärmeentwicklung spielt eine wesentliche Rolle, da die Rechenleistung zur Leistungsaufnahme (MIPS/W) bei Multicore-Prozessoren besser ist als bei einfachen Prozessoren.

Beispiele für Mehrkernprozessoren sind die Vierkernprozessoren Q6600 und Q6700 von Intel. Zu den wichtigsten Features gehören die Taktrate von 2,4 GHz, mit denen jeder Kernprozessor getaktet wird, der Frontside Bus mit einer Taktrate von 1066 MHz und die erweiterte Befehlsstruktur für die Verarbeitung von Grafik- und Videodaten. Die Ausführungseinheiten arbeiten dabei mit 128 Bit breiten Registern, wodurch sie komplette Befehle in einem Takt ausführen können und so die Verarbeitungsgeschwindigkeit verdoppeln.

Die Entwicklung der Mehrkernprozessoren erfolgt rasant und wenn man die letzten Entwicklungszyklen betrachtet, dann ist festzustellen, dass sich die Anzahl der Prozessoren in den Mehrkernprozessoren alle 18 Monate verdoppelt.

Zwischenzeitlich entwickelt Intel an einem 50-Kern-Prozessor unter dem Codenamen Knights Corner.