Combinam dois ou mais processadores (chamados núcleos – core) em uma ou mais peças de silício (chamada pastilhas – die).

No Intel Core Duo, todos os núcleos compartilham a mesma cache L1. Cada núcleo tem a sua própria cache L2 dedicada de 2 MB.

Apesar de possuírem vários núcleos os chips multicore atuais não incluem cache L2 e L3.

Normalmente, cada núcleo consiste de todos os componentes de um processador independente, como registradores, ALU, hardware de pipeline e unidade de controle, mais caches L1 de dados e de instruções.

O Intel Core i7 implementa sete processadores x86 SMT, cada um com uma cache L2 compartilhada e com uma cache L3 dedicada.