با قرار گرفتن دو CPU بر روي يك ويفر سيليكون، دو بخش پردازش مجزا به همراه دو حافظه L2 به دست مي‌آيد. براي مثال پردازنده‌هاي 4/2 گيگاهرتزي Athlon 64 X2 4800+ -از ماه ژوئن به خانواده AMD مي‌پيوندند- داراي 1 مگابايت حافظه L2 در هر هسته مي‌باشند. به علاوه مي‌توان تنها با تغيير BIOS، پردازنده‌هاي جديد را بدون تعويض مادربورد، جايگزين پردازنده‌هاي Athlon 64 قديمي‌تر نمود. نمونه سيستم تحت آزمايش داراي 1 گيگابايت حافظه DDR2،‌ هارد ديسكي به ظرفيت 74 گيگابايت و كارت گرافيك 256 مگابايتي GeForce 6800 بوده است: عليرغم اينكه سيستم مذكور در نوع خود سريع‌ترين محسوب نمي‌شود، اما با كسب 116 امتياز از معيار WorldBench 5، پنتيوم دو-هسته‌ايِ EE 840 را پشت سر گذاشت و به مقام دوم سريع‌ترين‌ها دست يافت. سيستم‌هاي تك-هسته‌اي Athlon 64 FX و Intel 64 EE نيز در اين آزمايش عقب ماندند. اما اوج هنرنمايي AMD زماني مشخص شد كه اين پردازنده با ركورد 6 دقيقه و 44 ثانيه در بخش multitasking اين معيار،‌ Athlon 64 FX را با اختلاف 3 دقيقه و 42 ثانيه و پنتيوم دو-هسته‌اي EE را با اختلاف 3 دقيقه مات كرد. در بخش نرم‌افزار‌هاي Windows Media Encoder و Roxio VideoWave (يعني مرحله multithreading) نيز به ترتيب حدود 90 ثانيه و 30 ثانيه از زمان‌هاي 6 و 5/4 دقيقه‌اي پردازنده‌هاي ديگر كاسته شد. هر چند كه بازي‌هاي كامپيوتريِ بهينه شده براي پردازش دو-هسته‌اي تا پايان سال جاري عرضه نخواهند شد، ولي در حال حاضر هم افت سرعت در اجرا توسط اين پردازنده ديده نمي‌شود. به طور كلي پردازنده‌هاي دو-هسته‌اي براي اجراي موفق و هم‌زمان چندين برنامه طراحي شده‌اند و با اسكن يك ضد‌ويروس، دانلود از اينترنت و يا ضبط برنامه‌هاي تلويزيوني به هنگام بازي و كار‌هاي مشابه ديگر، دچار مشكل نخواهند شد. ارزش بالاترين پردازنده دو-هسته‌اي AMD يعني X2 4800+، 1000 دلار مي‌باشد. البته مي‌توان با نصف اين قيمت و خريد ضعيف‌ترين پردازنده اين سري، علاوه بر امكانات 64 بيتي از پردازش دو-هسته‌اي در سرعتي پايين‌تر نيز سود برد. AMD معتقد است كه ساخت اين پردازنده‌ها را از پايين‌ترين مرحله ممكن آغاز كرده است، در حالي كه محصولات اينتل براي هجوم به بازار از ساختار و طراحي جديدي برخوردار نمي‌باشند. اينتل با انديشه به افزايش سرعت پردازنده‌هاي تك-هسته‌اي در حال سقوط بود اما با تشخيص به موقع اين موضوع، تغيير مسير داد. AMD مزيت ديگري هم بر اينتل دارد؛ توان مصرفي و به تبع آن حرارت: مصرف Athlon X2 حدود 100 وات بوده و مصرف اينتل 145 وات.