物理的に1つのCPU上に2つのCPUコア(演算処理を実行するユニット)を搭載すること。従来はサーバー/ハイエンドワークステーションなどで採用されるデュアルCPU環境を、1つのCPUソケットで実現でき、デュアルプロセッサー対応OSや対応アプリケーションでの高速処理が期待できる。Windows XP Home Edition/Professionalなどはデュアルプロセッサー対応OS。
インテル(株)は2005年4月19日にデュアルコアプロセッサー『インテル Pentium プロセッサ エクストリーム・エディション(Pentium XE) 840』と対応チップセット『インテル 955X Express チップセット』を発表。日本エイ・エム・ディ(株)(日本AMD)は2005年4月22日に、“デュアルコア AMD Opteronプロセッサ”“AMD Athlon 64 X2”を発表した。その後、インテルは2005年5月27日に“Pentium Dシリーズ”と対応チップセット“Intel 945G/P Express”を発表。
同様に、物理的に1つのCPUを“2つのCPUとみなす”ことで高速化を図る技術として、“HT対応Pentium 4”などが採用する“HTテクノロジ(ハイパースレッディングテクノロジ)”があるが、これは1つのCPUコアに対して2系統の命令受け付けを設けたものであり、重複する命令を同時に実行することはできなかった。しかし、デュアルコアCPUでは命令を実行するコアが物理的に2つ存在するため、重複する命令でも同時実行が可能となる。