AMD K6 sisältää 8,8 miljoonaa transistoria. Siinä on 64 kilotavua L1-välimuistia, 32 kilotavua datalle ja 32 kilotavua käskyille. Se tukee MMX-käskyjä, käyttää 66 megahertsin väylää ja liitetään Socket 7 -suoritinkantaan. Suorittimen liukuhihnan pituus on 5-6 vaihetta riippuen suoritettavasta käskystä, ja se pystyy suorittamaan kahta eri käskyä rinnakkain.
Liukulukuyksikkö ei ollut liukuhihnoitettu, joten liukulukulaskennan suorituskyvyssä K6 hävisi Intel Pentiumille ja Intel Pentium Prolle. Liukulukusuorituskyky oli kuitenkin selvästi parempi kuin Cyrixin suorittimissa.
K6 pilkkoi suurimman osan suoritettavista CISC-käskyistä RISC-tyylisiksi mikro-operaatioiksi, joita prosessoriydin sisäisesti suoritti. Monimutkaisemmat käskyt suoritettiin silti edelleen mikrokoodilla, kuten kaikissa myöhäisemmissäkin x86-suorittimissa.
K6 osasi dynaamisesti uudelleenjärjestellä suoritettavan ohjelmakoodin käskyjä paremman suorituskyvyn saamiseksi, toisin kuin Intel Pentium, joka suoritti käskyt aina samassa järjestyksessä kuin miten ne koodissa esiintyivät. K6:ssa oli myös aikaansa nähden melko kehittynyt haarautumisenennustin.
