Микроархитектура Intel NetBurst™ процессора Pentium 4 включает целый ряд новых элементов, среди которых технология гиперконвейерной обработки, 451-МГц системная шина, кэш-память с отслеживанием выполнения команд и блок быстрого исполнения команд. В ней также усовершенствованы некоторые другие элементы: кэш-память 2 уровня с улучшенной передачей данных, улучшенное динамическое исполнение команд, улучшенный блок вычислений с плавающей запятой и обработки мультимедиа и потоковые SIMD-расширения SSE2.