Prosesor dual-core adalah CPU dengan dua prosesor atau "core eksekusi" di integrated circuit yang sama. Setiap prosesor memiliki cache dan controllernya sendiri, yang memungkinkannya berfungsi seefisien single prosesor. Namun, karena kedua prosesor dihubungkan bersama, mereka dapat melakukan operasi hingga dua kali lebih cepat dari single prosesor.
Intel Core Duo, AMD X2, dan PowerPC G5 dual-core adalah contoh CPU yang menggunakan teknologi dual-core. CPU ini masing-masing menggabungkan dua inti prosesor pada satu chip silikon. Ini berbeda dari konfigurasi "dual processor", di mana dua CPU yang terpisah secara fisik bekerja bersama. Namun, beberapa mesin kelas atas, seperti PowerPC G5 Quad, menggunakan dua prosesor dual-core terpisah secara bersamaan, memberikan kinerja hingga empat kali lipat dari satu prosesor.
Sementara sistem dual-core memiliki kekuatan pemrosesan dua kali lipat dari mesin single prosesor, itu tidak selalu bekerja dua kali lebih cepat. Ini karena software yang berjalan pada mesin mungkin tidak dapat memanfaatkan sepenuhnya kedua prosesor tersebut. Beberapa sistem operasi dan program dioptimalkan untuk multiprosesor, sementara yang lain tidak. Meskipun program yang telah dioptimalkan untuk beberapa prosesor akan berjalan sangat cepat pada sistem dual-core, sebagian besar program akan melihat setidaknya beberapa manfaat dari beberapa prosesor juga.