Procesory, które często nazywa się też mikroprocesorami, budowane są jako układy scalone. Sercem procesora jest monokryształ krzemu, na którym znajduje się sieć zawierająca nawet do kilkuset milionów tranzystorów. Zawarta jest ona w szeregu warstw półprzewodnikowych, nanoszonych metodą fotolitografii. Cały ten złożony układ zamknięty jest w hermetycznej obudowie, z której wystają wyprowadzenia w postaci nóżek pokrytych metalem szlachetnym. Złocenie lub platynowanie końcówek procesorów stosuje się ze względu na dobre parametry stykowe tych materiałów.

Istotnym parametrem procesora jest rozmiar elementów (układów scalonych) składających się na jego strukturę. Mówi się wówczas o technologii wykonania procesora. Obecnie produkowane procesory są wykonywane w technologii 45nm, choć istnieje już możliwość wytwarzania układów o rozmiarach 32nm. Proces technologiczny o wyższym poziomie - mniejszych układach tworzących procesor - wymaga wyjątkowej czystości, co jest bardzo kosztownym elementem produkcji. Jednak im mniejsze są rozmiary elementarnych układów, czyli im wyższy jest proces technologiczny, tym mniej energii zużywa procesor i potrzebuje mniejszego napięcia do pracy z określoną częstotliwością.

W strukturze procesora wyróżnić można trzy podstawowe elementy. Pierwszym z nich jest zespół rejestrów ogólnego i szczególnego przeznaczenia do przechowywania danych i wyników. Drugim elementem funkcjonalnej struktury procesora jest jednostka arytmetyczna, wykonująca operacje obliczeniowe danych. Trzecim elementem jest układ sterujący, któremu powierzono przebieg wykonywania programu.

Budowę współczesnych procesorów cechuje wielordzeniowość. Oznacza to, że wewnątrz jednego układu mamy dwa, trzy lub cztery serca podstawowego procesora. Rozwiązanie to pozwoliło na zmniejszenie obciążenia procesora i wyeliminowanie problemu związanego z poborem energii oraz nadmiernym wydzielaniem ciepła podczas pracy. Pierwszym układem wielordzeniowym - procesorem dwurdzeniowym na rynku był nieudany pod względem konstrukcji Pentium D, w którego zastępstwo firma Intel wyprodukowała Core 2 Duo. Ten drugi okazał się wielkim sukcesem. Rywalizująca firma AMD niechcąc pozostawać w tyle również produkowała procesory dwurdzeniowe, a ich przedstawicielem może być Athlon X2. Procesory AMD nie cieszyły się jednak ostatnio większym powodzeniem z uwagi na możliwości, choć ceny ich są znacznie mniejsze od procesorów firmy Intel. Od czasu poprzedniego sukcesu minęło wiele lat, lecz AMD chce dogonić firmę Intel, produkując procesory trzyrdzeniowe i procesory czterordzeniowe serii Phenom X3 i X4 w technologii 45 nm. Procesory te obecnie (2009 rok) znajdują się w pierwszej dziesiątce najlepszych układów CPU przeznaczonych dla komputerów stacjonarnych. Oczywiście Intel produktami Core i7 pozostawia konkurencję w tyle, jednak ich cena skutecznie odstrasza skromniejszych klientów. W komputerach przenośnych notebookach i laptopach spotyka się procesory dwurdzeniowe. W netbookach i innych urządzeniach mobilnych najczęściej stosowane są układy jednordzeniowe.