Незважаючи на назву Pentium це ядро сильно відрізнялося від усіх попередніх. Крім абсолютно нової архітектури, розробленої незалежно від процесорів п'ятого покоління, цей процесор відрізняло застосування технології динамічного виконання (зміни порядку виконання інструкцій) і архітектура подвійної незалежної шини (Double Independent Bus), завдяки чому зняті обмеження на пропускну здатність пам'яті. ПроцесорКорпусом процесора був укладений в 387-контактний корпусSPGA типу({{lang-en|staggered SPGApin grid array}}), встановлюваний в [[Socket 8]], який механічно не сумісний ні з одним роз'ємом, що випускався раніше. Socket 8 розроблявся з урахуванням того, щоб об'єднати до 4-х процесорів у багатопроцесорну структуру MPS. В одному корпусі розміщувалося відразу два кристала — саме ядро процесора і [[кеш-пам'ять]] L2. Крім того, була додана ще одна шина, яка з'єднувала процесор з кешем L2. У результаті всього цього був вперше застосований кеш L2, що працює на частоті ядра. Кеш першого рівня становив 16Кб, а кеш L2 спочатку мав розмір 256Кб (так само випускалися процесори Pentium Pro 166 і 200 з кешем L2 об'ємом 512Кб), проте, 18 серпня 1997 був анонсований процесор Pentium Pro 200 з 1Мб кеш-пам'яті L2 на борту (два кристала кеш-пам'яті L2 по 512Кб). Pentium Pro був дуже дорогим (Pentium Pro 200 з 1Мб L2 спочатку коштував $ 2675) з огляду на те, що тепер в корпусі знаходилася дорога за собівартістю кеш-пам'ять L2. Розрядність шини адреси становила 36 біт.
Слід зазначити, що Pentium Pro не підтримував технологію [[MMX]]. При 32-бітних обчисленнях і багатозадачності він значно перевершував по продуктивності Pentium, але впри виконанні 16-бітних додаткахпрограм програвав йому. Багато вМожливо чомучерез томуце багато домашніх користувачів холодно зустріли Pentium Pro (тоді все ще була популярна 16-бітна операційна система [[Windows 3.1]] і [[MS-DOS]]).
