64-bits behandling: Athlon 64 er den første x86-64-prosessoren fra AMD, som støtter 64-bits minneadressering og 64-biters beregninger. Dette gjør at Athlon 64 kan håndtere større datamengder og behandle dem raskere enn XP, som er begrenset til 32-bits prosessering.

Forbedret minnekontroller: Athlon 64 inkluderer en forbedret minnekontroller som støtter tokanals DDR-minne. Dette gjør at Athlon 64 får tilgang til data i minnet raskere, noe som resulterer i raskere total ytelse.

HyperTransport-teknologi: Athlon 64 bruker HyperTransport-teknologi for å koble til hovedkortet og andre enheter. HyperTransport er en høyhastighets sammenkobling som gir betydelig mer båndbredde enn AGP- eller PCI-bussene som brukes av XP.

Større L2-buffer: Athlon 64 har en større L2-cache (512 KB) enn XP (256 KB). Dette gjør at Athlon 64 kan lagre mer ofte brukte data nærmere prosessoren, noe som reduserer behovet for å få tilgang til det tregere hovedminnet.

Totalt sett tilbyr Athlon 64 betydelige ytelsesfordeler i forhold til XP på grunn av sin 64-bits arkitektur, forbedrede minnekontroller, HyperTransport-teknologi og større L2-cache.