64-bit behandling: Athlon 64 er den første x86-64-processor fra AMD, der understøtter 64-bit hukommelsesadressering og 64-bit beregninger. Dette gør det muligt for Athlon 64 at håndtere større mængder data og behandle dem hurtigere end XP, som er begrænset til 32-bit behandling.

Udvidet hukommelsescontroller: Athlon 64 inkluderer en forbedret hukommelsescontroller, der understøtter dual-channel DDR-hukommelse. Dette giver Athlon 64 mulighed for hurtigere at få adgang til data i hukommelsen, hvilket resulterer i hurtigere generel ydeevne.

HyperTransport-teknologi: Athlon 64 bruger HyperTransport-teknologi til at oprette forbindelse til bundkortet og andre enheder. HyperTransport er en højhastighedsforbindelse, der giver betydeligt mere båndbredde end AGP- eller PCI-busser, der bruges af XP.

Større L2-cache: Athlon 64 har en større L2-cache (512 KB) end XP (256 KB). Dette gør det muligt for Athlon 64 at gemme oftere brugte data tættere på processoren, hvilket reducerer behovet for at få adgang til den langsommere hovedhukommelse.

Samlet set tilbyder Athlon 64 betydelige ydeevnefordele i forhold til XP på grund af dens 64-bit arkitektur, forbedrede hukommelsescontroller, HyperTransport-teknologi og større L2-cache.