Der 1995 vorgestellten Pentium Pro war der Nachfolgetyp des Pentium. Er wurde in der 0,35-µm-Technologie realisiert und bestand aus 5,5 Millionen Transistoren, was von der Integrationsdichte her der SLSI-Technik zuzuordnen ist.
Der Pentium Pro hat Taktraten von 150 MHz und 200 MHz und erreicht bei 200 MHz eine Rechenleistung von 450 MIPS. Der physikalische Adressraum beträgt 64 GB, der virtuelle 64 TB. Der interne Datenbus hat eine Datenwortbreite von 32 Bit, ebenso wie die Register.
Der Pentium Pro hat zwei 16 KB große integrierte Level-1-Caches für Daten und Instruktionen und darüber hinaus ein Level-2-Cache mit 128 KB, 256 KB oder 512 KB.
Auch in diesem Prozessor wurde die RISC-Architektur zur Beschleunigung der Befehlsausführungen realisiert. Als CPU-Sockel benutzt der Pentium Pro den Sockel 8.